[发明专利]集成多AGV路径规划与多行设备布局优化方法

说明书

本发明提供集成多AGV路径规划与多行设备布局方法及系统，方法包括：建立多行设备布局多目标优化模型；求解迭代中的总加工时间：针对给定布局情况，采用基于时间窗A*算法的多AGV路径规划方法结合产品的工艺路线和加工时间的信息求解出车间完成订单所需要的最短时间；采用结合遗传算法的蚁群算法求解模型；基于离散事件的动态仿真，对求解方案准确性进行验证。本发明解决了对车间中设备布局，尤其是混流加工生产线的设备布局重构以及生产评估效果较差的技术问题。

技术领域

本发明属于工厂虚拟仿真与优化领域，具体涉及集成多AGV路径规划与多行设备布局方法及系统。

背景技术

随着科技的日益发展，制造业作为基础行业愈发的体现出了在国民经济生活中的重要性，而在一个生产制造系统的设计过程中，设备布局部分的确定是一个不可或缺甚至非常重要的内容，对于每个生产系统而言，拥有一个合理的设备布局可以使其生产效率得到提升。AGV在智能物流系统中有着不可被忽视的作用，它不仅是企业实现数字化、自动化的生产模式的一种主要方式，而且是制造业智能化程度的主要表征，故对它的路径规划的优劣也直接决定了一个智能制造系统的生产效率。例如公布号为CN110442105A的现有发明专利申请文献《一种锂电材料数字化车间》包括：数字化生产设备层，包含生产智能化设备、传输智能化设备、检验智能化设备和公共基础智能化设备；过程控制层：在智能仿真系统和基于PLC的底层过程控制系统的基础上，基于以工业以太网建立锂电材料生产车间网络系统，构建锂电池材料生产过程数据采集和监控系统，使各智能化设备达到互联和信息互通；生产执行层：以智能优化调度和质量控制为目标建立锂电池材料生产车间智能制造执行系统，实现生产进度管理、物料管理、设备管理、质量管理和智能生产调度。以及公布号为CN105354648A《AGV调度管理的建模及其优化方法》方法包括以下步骤：步骤1:AGV运行路径网络建模；步骤2:路径网络地图的存储；步骤3:多AGV系统二值法建模；步骤4:局部搜索的动态路径优化方法。

对设备布局和AGV的路径的综合优化能够很大的减少生产加工过程中的物流成本。同时，这两个问题也是工业工程领域中两个极为典型的问题，两者之间存在很紧密的联系，为了进一步实现对工厂物流系统的优化，很有必要对AGV路径规划和设备布局之间的耦合关系进行探索，以实现对生产力水平的匹配。

AGV作为智能车间的一部分，其运行的效率与车间的生产效率息息相关，对于设施布局的问题来说，在订单确定的情况下其AGV的调度情况在很大程度上影响了该种布局的优劣与否的评估指标，故我们需要对AGV的调度进行一定的优化从而使之可以作为设备布局的一种评估指标。

设备布局是对一定的生产车间里面的一些生产单元如加工设备的空间位置进行确定的过程，对于多行设备布局，相对于单行设备布局以及环形设备布局来说还需要考虑设备布局过程中的换行问题。

综上，现有技术存在对车间中设备布局，尤其是混流加工生产线的设备布局重构以及生产评估效果较差的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何解决对车间中设备布局，尤其是混流加工生产线的设备布局重构以及生产评估效果较差的技术问题。

本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：集成多AGV路径规划与多行设备布局方法包括：

S1、采集车间运行数据，求解得到不少于2个的群聚指标，线性加权处理群聚指标得到模型目标函数，根据模型目标函数以及预置模型约束，建立多行设备布局多目标优化模型；

S2、针对预置布局情况，基于时间窗的A*算法进行多AGV路径规划，结合车间运行数据，求解得到迭代中的总加工时间；

S3、采用结合遗传算法的蚁群算法，根据迭代中的总加工时间求解最终布局情况；

S4、基于预设离散事件进行动态仿真，以根据最终布局情况，验证多行设备布局多目标优化模型的准确性。