[发明专利]一种基于数字孪生的混流装配车间快速重构方法及系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的混流装配车间快速重构方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)构建混流装配车间的数字孪生车间模型，所述数字孪生车间模型包含装配线仿真模型和物料存储区仿真模型；

(2)采用构建的混流装配线仿真模型设计相应的遗传算法来求解混流装配线设计与平衡问题，以获得最佳装配工位任务分配方案；并采用构建的物料存储区仿真模型来求解配料区布局问题以获得最佳配料区储位物料分配方案，进而基于所述最佳装配工位任务分配方案及所述最佳配料区储位物料分配方案来设计试验，以求解物料配送系统参数优化问题，由此得到最佳物料配送系统方案；

(3)采用所述数字孪生车间模型来对步骤(2)得到的混流装配车间重构方案进行仿真模拟验证与人工检验调整，以得到最佳重构方案；

混流装配线设计与平衡问题的求解包括以下步骤：

301，收集各个产品工位的工艺数据，并对所述工艺数据进行合并处理；

302，采用多染色体顺序编码方式将每个积极约束集作为一个整体进行编码；同时，提取任务优先表中紧前任务数为0的任务作为染色体类1，并更新当前剩余任务的紧前任务后继续提取紧前任务数为0的任务作为染色体类2，不断重复直至提取完所有任务；

303，确定遗传参数；

304，各类染色体随机排列生成初始种群；

305，若满足遗传终止条件，则算法停止，否则执行步骤306；

306，对个体的各类染色体按照类1～类N顺序依次解码，并按照任务编码的操作方位约束、位置约束、同步约束，依次将各任务布置到装配工位上，工位无法容纳新的任务，则新开一个装配工位进行任务布置，直至分配完所有任务；

307，根据解码获得的任务分配方案进行装配线仿真模型设置，在保证装配物料及时供应的情况下，输入预测新订单新产品，以进行多次预测性仿真运行，并输出个体适应度；

308，执行选择算子、交叉算子、变异算子以生成的新种群，并执行步骤305。

2.如权利要求1所述的基于数字孪生的混流装配车间快速重构方法，其特征在于：步骤(1)中，获取并分析装配车间布局、工位设备、存储、配料、物流及工艺信息以对装配线、物料存储区、物料配送系统、生产物流规则及车间整体进行参数化建模，且建立仿真模型与物理车间互联互通机制，并进行模型编译、调试和完善，由此获得数字孪生车间模型。

3.如权利要求1所述的基于数字孪生的混流装配车间快速重构方法，其特征在于：工位无法容纳新的任务是指加上新的任务后，该工位作业总时间将大于规划装配节拍。

4.如权利要求1所述的基于数字孪生的混流装配车间快速重构方法，其特征在于：现有车间装配线任务分配方案为初始种群的一个个体；设置遗传迭代代数作为遗传终止条件，设置产品平均装配周期的倒数作为个体的适应度。

5.如权利要求1所述的基于数字孪生的混流装配车间快速重构方法，其特征在于：配料区布局问题的求解包括以下步骤：

601，收集装配物料、存储区布局、物料进出策略及配料方式，并确认装配物料的尺寸及存储数量；

602，采用扩展染色体顺序编码方式，根据存储区不同的物理位置或配料工位的数量N来确定新增的编码N-1个；

603，确定遗传参数，所述参数包括种群数量、亲代个体、交叉算子、交叉率初始值、变异算子、变异率初始值、遗传终止条件及个体的适应度；

604，染色体随机排列生成初始种群；

605，若满足遗传终止条件，则算法停止，否则执行步骤606；

606，按照染色体序列依次将编码对应的物料按照尺寸和数量要求布置到存储区，当遇到新增的编码，则跳转到新的物理位置或配料工位上，继续解码直至所有物料布置完成；

607，根据解码获得物料布置方案以进行配料区仿真模型设置，在保证补给物料及时充足的情况下，根据预测新订单新产品，进行多次预测性仿真运行，并输出个体适应度；

608，执行选择算子、交叉算子、变异算子以生成新种群，并执行步骤605。