[发明专利]一种考虑多指标的可重构制造系统工件族的划分方法

说明书

本发明公开一种考虑多指标的可重构制造系统工件族的划分方法，包括以下步骤：步骤一、获得工艺序列和产品需求量；步骤二、获得机床序列和工艺时间序列；步骤三、计算最长公共子序列和最短混合序列；步骤四、求解综合时间最长公共子序列；步骤五、分别计算各相似性指标数值；步骤六、求解两个工件的工艺路线相似系数；步骤七、获得相似矩阵并采用平均距离聚类算法划分最终的工件族。本发明方法重构后的制造系统的机床设备利用率、生产率和场地空间利用率。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，涉及一种考虑多指标的可重构制造系统工件族划分方法。

背景技术

随着经济的发展，制造业产业竞争的加剧，客户的需求愈加变化多样，导致产品种类不断增多，产品数量的需求也在快速波动，现有的传统制造系统日显不足以适应形势。为了快速满足客户多样化的需求和全球市场竞争的挑战，应用可重构制造系统生产复杂多样的产品并投放市场已是大势所趋。

可重构制造系统是由多个软硬件模块组成的，在生产过程中将先批次的工件族产品生产完成后，再快速重构适应生产下一个工件族产品，因此工件分类形成工件族是进行可重构制造的关键之一。如何根据客户提出的需求，进行合理、高效地划分工件族是本专利要解决的问题。

现有技术中划分工件族的方法主要采用相似性系数法，但目前已经存在的基于工艺路线的相似性算法存在着以下问题：

(1)单纯分析工艺路线中的一个或几个因素，没有考虑到制造过程中其它重要的因素。

(2)考虑的因素多为间接性或不太具体的因素，存在着数据分析的不准确性。

(3)分析影响因素的数学模型不适合实际的生产情况，存在原理性误差。

(4)算法过于冗长，不便于理解，且不太适用。

发明内容

本发明为了解决重构过程中考虑空闲机床、工件绕路、工艺时间和产品需求量的可重构制造系统工件族划分问题，提出一种考虑多指标的可重构制造系统工件族划分方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种考虑多指标的可重构制造系统工件族的划分方法，包括以下步骤；

步骤一、根据订单获得未分组工件的工艺路线和产品需求量，即获得了工艺序列和产品需求量；

步骤二、根据工厂的设备情况，得到工件加工所使用的机床序列以及对应的机床工位上的工艺时间，获得工艺时间序列；

步骤三、根据机床序列采用动态规划法计算最长公共子序列并求解最短混合序列；

步骤四、求解综合时间最长公共子序列；

步骤五、进行空闲机床、工件绕路、工艺时间和产品需求量因素的相似性指标的数值计算，然后作归一化处理；

步骤六、采用层次分析法(AHP)分配各相似性指标的权重，求解两个工件工艺路线的相似系数S₁₂；

S_ij＝αSIM_ij+βSBP_ij+γST_ij+λSD_ij

其中，SIM_ij表示工件i和工件j的空闲机床相似性指标，SBP_ij表示工件i和工件j的工件绕路相似性指标，ST_ij表示工件i和工件j的工艺时间的相似性指标，SD_ij表示工件i和工件j的产品需求量的相似性指标；α、β、γ、λ分别表示空闲机床、工件绕路、工艺时间和产品需求量影响因素的相似性指标的权重系数；