[发明专利]一种考虑生产线稳定性的工艺路线优化方法

摘要

本发明提出了一种考虑生产线稳定性的工艺路线优化方法，首先建立初始混线生产网络模型，其次对初始混线生产网络模型进行脆性分析，并建立工艺路线评价函数，采用遗传算法对工艺路线进行优化，得到工艺路线评价函数f(h,TMC)取到最大值时对应的工艺路线。本发明综合考虑生产线稳定性以及制造成本，优化后的工艺路线缓解了机械零件加工过程中工艺方案不合理以及随机性故障引发的工件流阻塞问题。本发明既使得复杂产品多品种小批量生产线的制造加工成本降低，又通过建立生产线脆性风险熵函数，使得生产线稳态运行概率增大，结合了制造企业实际，提高了工艺方案的可行性。

主权项

1.一种考虑生产线稳定性的工艺路线优化方法，其特征在于：采用以下步骤：步骤1：建立初始混线生产网络模型：将由生产线上的制造资源构成的虚拟制造单元抽象成网络节点，并对节点进行编码，得到节点集合V{V_k}，k=1，2，…，n,n为虚拟制造单元个数；由面向加工特征的生产流程集合Pr{Pr_ij}得到面向制造过程的工艺路线，根据工序的优先级约束以及节点编码，生成网络的边，得到有向边集合E{E_kl}，k,l∈V且k≠l；其中生产流程集合Pr{Pr_ij}中，i=1，2，…，m;j=1，2，…，N_i，i表示零件的编号，m表示生产零件的个数，j表示零件i的第j道工序，N_i表示零件i的工艺长度；节点之间的重用关系通过权重W{W_kl}表示；根据得到的节点集合、有向边集合和权重，生成初始混线生产网络；步骤2：由生产线上的制造资源构成的虚拟制造单元组成系统S={S₁,S₂，…，S_n}，其中子系统S_k因脆性发生崩溃的脆性测度函数f_b(S_k)为设备平均负载率LR_k和制造单元随机性故障概率RP_k的线性函数：所述子系统S_k的随机性故障I包含Z个事件I={I₁，I₂,…，I_z}，事件I_a发生的概率为p_a，得到制造单元随机性故障概率LR_k服从正态分布，为正态分布的均值；子系统S_k崩溃的效用系数为qk=fb(Sk)pkΣk=1nfb(Sk)pk]]>其中p_k为子系统S_k崩溃对系统S崩溃的影响系数；C_k为节点k的入边集聚系数；系统S的脆性风险熵为：H(S)=-Σk=1nqklogfb(Sk)=-Σk=1n(fb(Sk)pkΣk=1nfb(Sk)pk)logfb(Sk)]]>其中将f_b(S_k)中的制造单元随机性故障概率RP_k量化为为节点k的入强度；步骤3：建立工艺路线评价函数为f(h,TMC)=c1h+c2logTMC]]>其中c₁，c₂为常数，满足c₁,c₂∈(0,1]，h＝H(S)，加工成本MCI_k为机床的成本指数,表示零件在节点k加工时的加工单位时间成本，t_k表示加工第k工步所用的加工时间；步骤4：采用遗传算法计算工艺路线评价函数f(h,TMC)取到最大值时对应的工艺路线：步骤4.1：设计遗传个体：采用实数的编码方式，染色体表示m种产品的工艺路线，染色体长度染色体中基因表示该设备在可选设备集中对应的编号；步骤4.2：采用模拟退火的精英保存策略对遗传个体进行优胜劣汰：(1)假设第u代群体中适应度最高的个体E_u，在E_u的邻域N_u中随机选择状态E_ub,其中b∈N_u,按模拟退火接受概率SAb(Tu)=min{1,exp(-f(Eu)-f(Eub)Tu)}]]>接受或舍弃E_ub,其中f(E_u),f(E_ub)分别为邻域状态E_u和E_ub的适应度值,T_u为模拟退火温度,T_u＝T_u-1×δ,初始状态T₀为给定的初始温度,δ为衰减系数，E_ub由交叉和变异操作获得；(2)如果f(E_ub)＞f(E_u),则E_ub替换E_u,否则按照模拟退火接受概率公式计算SA_b(T_u),再产生随机数R(0≤R≤1),如果SA_b(T_u)＞R,则E_ub替换E_u；若f(E_ub)＞f(E_g),(g＝1,2…，u)，则退出模拟退火过程，以概率1保存个体E_ub。