[发明专利]一种D-RMS构型设计多目标优化方法

说明书

本公开D‑RMS构型设计多目标优化方法，基于工件族信息确定D‑RMS构型设计多目标优化的分界点约束条件；根据D‑RMS构型设计的分界点对D‑RMS优化目标的影响，确定D‑RMS构型设计的优化边界；根据D‑RMS构型设计多目标优化参数和优化边界构建D‑RMS构型设计多目标优化模型；采用NSGA‑II对D‑RMS多目标优化模型进行求解，得到帕累托前沿；随机选取所述帕累托前沿中的点作为D‑RMS构型设计的优化方案，完成基于多目标优化的D‑RMS构型设计。本发明综合考虑D‑RMS构型设计因素对延迟重构分界点进行优化，充分发挥D‑RMS优势，以提高D‑RMS的重构效率和运行效率。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种D-RMS(延迟重构制造系统)构型设计多目标优化方法。

背景技术

为了缓解重构对传统可重构制造系统(Reconfigurable manufacturing system，RMS)的冲击，充分考虑重构复杂性，提出延迟重构的概念，尝试创造条件将重构活动推迟到制造系统后端的工序中。将延迟重构与RMS相结合，形成延迟重构制造系统(Delayedreconfigurable manufacturing system，D-RMS)。D-RMS能够降低重构难度和重构导致的停产损失，从而提高了传统RMS的实践能力。D-RMS是RMS的一个子类，继承了RMS的特性，需要在设计之初就考虑可重构性，并进一步考虑延迟重构特性。D-RMS也是面向特定工件族的一种制造系统，通过将特定工件族的功能需求映射为一组机床以及机床间的连接关系，完成构形设计。构形设计决定了延迟重构特性的实施情况和对应制造系统构建完成后的运行效率。

目前有很多研究人员都在关注构形设计问题的研究。最初，RMS以低成本、快响应的产能伸缩引起了研究人员的注意。例如，Koren等分析了RMS可伸缩性的价值创造，提出了面向可伸缩性的RMS构形设计方法。Moghaddam等考虑单产品流水线进行构形设计，利用可重构机床应对需求波动，并在后续工作中扩展到工件族。除了可伸缩性，在RMS构形设计过程中还需要考虑很多因素。Shang等(2021)提出了一种考虑在线检测影响的基于关键特征的RMS构形设计方法。Huang等(2020)在延时重构的约束下，同时考虑零件族的形成和机床的选择，进行构形设计。Gauss等(2019)试图解决从机床层次到基于模块化机械的模块化机床族的构形设计问题。此外，为了提高构形设计的效率和有效性，一些研究者还将研究重点放在构形选择/评价上。Goyal等(2012)提出了一种基于可重构机床可重构性和可重构机床操作能力的构形选择方法。Ashraf和Hasan提出了一种考虑操作约束的可重构制造流水线的构形选择框架。Pal Singh等尝试找到一个涉及九个行业相关重要因素的RMS产品流程构形选择的新指标。Wang等提出了一种基于PROTHMEE的考虑RMS关键特征的构形评估方法，通过数学模型强调关键特征的重要性。类似地，Benderbal等提出了一种考虑模块化的构形评估方法。Puik等从资源、交货期等方面对RMS的构形设计方案进行了评估。Andersen等通过对现有方法的分析和综合，尝试总结出RMS的通用设计方法。此外，构形设计也可以看作是一个优化过程。等通过考虑不同的目标和约束条件，找到最优解。Yelles-Chaouche等从优化的角度综述了构形设计研究。等提出了一种基于组合优化模型设计RMS构形的决策支持工具。Zhang等提出了一种基于需求矩集的优化方法来支持RMS的构形设计。通常，构形设计优化的目标不止一个。Bensmaine等采用非支配排序遗传算法(NSGA)求解优化问题。Dou等提出了一种基于非支配排序遗传算法II(NSGA-II)的可重构流水线构形生成与调度一体化的双目标优化方法，并进一步研究中扩展到多目标。Bortolini等在构形设计中采用双目标优化做过类似的工作。Benderbal等研究了不可用约束条件下RMS构型设计的多目标优化方法。