專利名稱：一種降低汽車混流裝配線產(chǎn)品切換次數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于先進制造與信息技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種利用環(huán)形緩沖區(qū)降低汽 車混流裝配線產(chǎn)品切換次數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
混流裝配線用于裝配同一類型的多種產(chǎn)品，這樣的裝配線因裝配大量的同類型產(chǎn) 品，因此裝配時生產(chǎn)線需要根據(jù)不同的產(chǎn)品型號進行產(chǎn)品切換，產(chǎn)品切換需更換相應(yīng)的零 部件和部分設(shè)備，影響生產(chǎn)的效率，同時切換過程中容易造成相似零部件的混裝，影響產(chǎn)品 質(zhì)量，因此在產(chǎn)品裝配時，應(yīng)盡量減少產(chǎn)品的切換次數(shù)。目前混流裝配生產(chǎn)線通常采用排產(chǎn) 軟件得到的排產(chǎn)計劃經(jīng)常存在產(chǎn)品切換頻繁或因減少切換次數(shù)而導(dǎo)致生產(chǎn)率降低等問題， 而且對優(yōu)化參數(shù)的穩(wěn)定性要求較高；此外，排產(chǎn)軟件只有在可變參數(shù)較為可控的情況下，才 能保證最優(yōu)解的有效性。對于制造系統(tǒng)而言，由于系統(tǒng)可變參數(shù)的隨機性和不可預(yù)知性比 一般優(yōu)化模型更大，同時制造系統(tǒng)各運行參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系也更為復(fù)雜，因此，微小的擾 動就可能導(dǎo)致整個排產(chǎn)計劃由最優(yōu)解變?yōu)椴豢尚薪?。總之，現(xiàn)有技術(shù)中存在無法有效解決混流裝配中產(chǎn)品頻繁切換問題和生產(chǎn)線排產(chǎn) 計劃的不穩(wěn)定問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)和方法的不足，提出一種降低汽車混流裝配線產(chǎn)品切換次數(shù) 的方法，該方法使其解決現(xiàn)有背景技術(shù)中的不足，提高生產(chǎn)線的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明提供的一種降低汽車混流裝配線產(chǎn)品切換次數(shù)的方法，其特征在于，該方 法包括下述步驟步驟1提取裝配線目標函數(shù)，建立裝配線生產(chǎn)調(diào)度的多目標模型；步驟2讀取上游生產(chǎn)線生產(chǎn)計劃，把上游生產(chǎn)線下線的車型計劃作為下游裝配線 排產(chǎn)計劃的初始條件，同時讀取當前或即將下線的車型型號信息，并把型號信息反饋到下 游裝配線；步驟3獲取裝配線生產(chǎn)計劃；步驟4從裝配線生產(chǎn)計劃中讀取裝配線當前裝配任務(wù)，確定下一輛所需裝配的車 型型號信息；步驟5根據(jù)當前裝配任務(wù)和上游生產(chǎn)線的下線車型，判斷上游生產(chǎn)線的下線車型 是否滿足當前裝配任務(wù)，如果是，轉(zhuǎn)步驟7，否則轉(zhuǎn)步驟6 ；步驟6進行緩沖區(qū)調(diào)度，包括入站調(diào)度和出站調(diào)度兩部分入站調(diào)度具體包括過程Al至A5 Al判斷環(huán)形緩沖區(qū)是否有車，若無車，則轉(zhuǎn)步驟A5，否則讀取緩沖區(qū)中車型信息；A2判斷緩沖區(qū)中是否有環(huán)形通道，且環(huán)形通道保留有與下線車型同型號的未滿通 道，若有則轉(zhuǎn)步驟A5，否則，讀取緩沖區(qū)信息；
A3判斷是否空車道信息，若有，則轉(zhuǎn)步驟A5，若無，則讀取各車道末端車型型號信息；A4判斷各末端車型號是否和下線的車型型號相同，若相同，則轉(zhuǎn)步驟A5，否則向 最近的車道進車；A5向緩沖區(qū)進車，然后進入步驟4 ；出站調(diào)度具體包括過程Bl至B4 Bl讀取下游裝配線需要裝配的車型型號信息；B2判斷等待進入緩沖區(qū)的車型型號是否有下游裝配線所需要的車型型號.若有 滿足下游裝配所需求的車型型號，則轉(zhuǎn)步驟7，否則，進入下一步；B3讀取緩沖區(qū)及相應(yīng)通道的信息，判斷緩沖區(qū)是否有保存有車，若緩沖區(qū)保存有 車，若無車，則轉(zhuǎn)入站調(diào)度，發(fā)出入站調(diào)度指令，若有車則讀取車型型號信息和車型保存車 道的信息；B4判斷緩沖區(qū)中保存的車型型號信息是否滿足下游生產(chǎn)裝配線的要求，若保存的 車型型號不滿足裝配的要求，則轉(zhuǎn)入站調(diào)度，發(fā)出入站調(diào)度指令，若滿足要求，則轉(zhuǎn)步驟7 ；步驟7向裝配線進車；步驟8循環(huán)執(zhí)行步驟4至7，直至生產(chǎn)線停止生產(chǎn)。本發(fā)明利用環(huán)形緩沖區(qū)，下游生產(chǎn)進行計劃排產(chǎn)時以上游生產(chǎn)線的生產(chǎn)作為先決 條件，同時以中間的環(huán)形緩沖區(qū)為紐帶，把上下游生產(chǎn)線關(guān)聯(lián)起來，減少產(chǎn)品的切換次數(shù)， 進而提高生產(chǎn)線的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。具體而言，本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在以下幾個方面1.混流裝配線裝配時常常需要頻繁切換產(chǎn)品型號，切換型號需要更換相應(yīng)的工裝 夾具，導(dǎo)致生產(chǎn)率降低，利用環(huán)形緩沖區(qū)排序后降低了產(chǎn)品切換次數(shù)，提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn) 效率。2.混流裝配線進行產(chǎn)品切換時，需相應(yīng)更換相應(yīng)的產(chǎn)品零部件，而類似產(chǎn)品零部 件的相似性較大，頻繁的產(chǎn)品切換容易導(dǎo)致工人裝配時的錯裝現(xiàn)象，因此利用環(huán)形緩沖區(qū) 降低產(chǎn)品的切換次數(shù)可以減少產(chǎn)品的錯裝情況，提高生產(chǎn)線效率的同時也減少了產(chǎn)品重裝 的情況，提高了生產(chǎn)的質(zhì)量。3.目前混流裝配線采用的排產(chǎn)軟件進行排產(chǎn)時考慮的優(yōu)化條件考慮的是單目標 優(yōu)化，本方法擴展到多目標，同時考慮綜合了物料平整化、最小車型調(diào)整切換時間等各個目 標，采用多層次劃分問題空間的方法處理各類優(yōu)化參數(shù)之間的組合約束關(guān)系，提高了排產(chǎn) 的效率，且有利于保持生產(chǎn)計劃的穩(wěn)健性。


圖1是利用環(huán)形緩沖區(qū)降低產(chǎn)品切換次數(shù)方法的總流程圖；圖2是環(huán)形緩沖區(qū)示意圖；圖3是環(huán)形緩沖區(qū)入站調(diào)度示意圖；圖4是環(huán)形緩沖區(qū)出站調(diào)度示意圖；圖5是混合遞進進化算法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明方法包括上游生產(chǎn)線的入站調(diào)度，下游生產(chǎn)線的排產(chǎn)計劃和基于中間環(huán)形緩沖區(qū)的關(guān)聯(lián)優(yōu)化與出站調(diào)度。結(jié)合附圖和技術(shù)方案，以下對本發(fā)明方法具體實施作進一步的描述步驟1 提取裝配線目標函數(shù)，建立裝配線生產(chǎn)調(diào)度的多目標模型；—般來說，混流裝配常用的目標函數(shù)有以產(chǎn)品各工位的不同加工時間為參數(shù)的混 合模型排序(Mixed-model sequencing)，與消耗的重要部件相關(guān)的汽車生產(chǎn)排序，為保持 穩(wěn)定的零部件消耗速度為目標的物料消耗平準化排序和減少生產(chǎn)準備時間的最小化車型 調(diào)整切換時間排序。本方法以這些常用的單目標模型為基礎(chǔ)建立混流裝配排序的多目標優(yōu) 化模型如下f = mind，f2，f3)
Γ00391 I = mmY" Y1 (ovL +/也為懸小仆T作吋問和閑置時間目標/3 = !^工二工二工^巧一為最小化產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成本目標式中j 生產(chǎn)線中工作站編號，j = 1,2... J, J 工作站總數(shù)；i 生產(chǎn)序列中的產(chǎn)品編號，i = 1,2... I, I 產(chǎn)品投產(chǎn)序列；m 生產(chǎn)序列中的產(chǎn)品種類數(shù)量，M=Hm種產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量；k 生產(chǎn)階段，k = 1,2...K,K 生產(chǎn)階段總數(shù)OVtij 生產(chǎn)序列中第i個產(chǎn)品Ii在工作站j中需要的工作時間Idtij 生產(chǎn)序列中第i個產(chǎn)品Ii在工作站j中的閑置時間gmk 第m種產(chǎn)品到第k個生產(chǎn)階段的產(chǎn)量rfflk 第m種產(chǎn)品在第k生產(chǎn)階段的理想產(chǎn)量比率Xjimr 在工作站j中，生產(chǎn)序列中第i個產(chǎn)品從型號m切換到型號r的轉(zhuǎn)換成本。步驟2 讀取上游生產(chǎn)線生產(chǎn)計劃。把上游生產(chǎn)線下線的車型計劃作為下游裝配 線排產(chǎn)計劃的初始條件，同時讀取當前或即將下線的車型型號信息，并把型號信息反饋到 下游裝配線。步驟3 獲取裝配線生產(chǎn)計劃。下面以混合遞進多目標進化算法為例，說明獲取裝配線初始生產(chǎn)計劃的過程，但 本發(fā)明也可以采用現(xiàn)有的技術(shù)中多種方法獲取裝配線初始生產(chǎn)計劃。如圖5所示，混合遞進多目標進化算法包含以下具體過程A 確定編碼解碼方式算法采用字符串編碼方式，即每個染色體為一個字符串， 每個字符串表示一個完整的生產(chǎn)序列，染色體的每一個基因代表一個待生產(chǎn)的產(chǎn)品型號。 將裝配線裝配的車型種類進行編號，以A B C DE F G...表示車型的種類，每一個字母代表 一種車型。B 確定編碼長度及初始種群。種群規(guī)模大小根據(jù)編碼長度和優(yōu)化的情況確定，編 碼長度根據(jù)混流裝配線的特點確定，混流裝配過程是按一定的順序循環(huán)生產(chǎn)的過程，設(shè)一 個循環(huán)所生產(chǎn)的車數(shù)n，則編碼長度可設(shè)為η。例如M種車型一天或一個班的需求分別是D1,
η
D2. .. dm，最大公約數(shù)為山令巧=DiAKi = 1,2... M)，則一個循環(huán)生產(chǎn)的車數(shù)為η= Σ I；，在生產(chǎn)中只需針對一個循環(huán)流程的車型排序，重復(fù)進行d個流程，即可得到所有產(chǎn)品的投產(chǎn) 順序。初始種群規(guī)?？梢宰孕性O(shè)定為正整數(shù)，其取值范圍通常為100 η ！，根據(jù)初始種群 規(guī)模建立初始種群，一般是采用隨機方法建立初始種群Po。C 初始階段，其具體過程為Cl輸入進化操作參數(shù)交叉概率Ρ。，變異概率Pm，進化代數(shù)ηβ，進化結(jié)束條件ng， 第一閾值和第二閾值；通常P?？扇?. 8，Pffl可取0. 1，進化代數(shù)Iia= 0，ng可取種群規(guī)模的 整數(shù)倍，取值越大，整個算法運算時間越長，計算結(jié)果精度越高，一般取值在300 10000 ；C2確定初始階段適應(yīng)度函數(shù)初始階段適應(yīng)度函數(shù)_4 =It^xC/;)，&為步驟1中 的目標函數(shù)；C3初始階段交叉操作隨機選取兩個父代染色體，然后按隨機交叉的方式選取交 叉點，進行交叉操作產(chǎn)生子代個體；C4初始階段變異操作采用互換的變異方式，隨機的選擇染色體上的兩個位置， 將這兩個位置上的基因互換，同時統(tǒng)計進化代數(shù)η = na+l ；C5初始階段種群操作以Cl步驟中確定的適應(yīng)度函數(shù)計算C3、C4步驟產(chǎn)生的子 代個體適應(yīng)度值的大小并與相應(yīng)的父代個體進行對比，若新產(chǎn)生的個體適應(yīng)度值比父代個 體的適應(yīng)值大，則群體中保留新產(chǎn)生的子代個體，并同時把父代個體刪去，保留群體規(guī)模大 小不變，反之則刪掉子代個體，更新進化種群為p。t ；C6初始階段判斷對C5步驟產(chǎn)生的新群體中的個體進行非支配比較，得到非支配 解，統(tǒng)計群體中非支配解所占群體規(guī)模的比例r，依據(jù)r值進行判斷，若r值小于預(yù)先設(shè)定的 第一閾值，則轉(zhuǎn)步驟C2，否則轉(zhuǎn)步驟D。第一閾值通常為0. 1至0. 2 ；D 前中間階段，其具體過程為Dl初始化外部種群外部種群是用來存儲中間階段進化過程中發(fā)現(xiàn)的非支配個 體，其種群規(guī)模與進化種群Ptl相同，初始化外部種群即設(shè)置外部種群為空，以便步驟D6操 作；D2確定由C產(chǎn)生的種群Pet中個體的適應(yīng)度值，Pct中任意個體Xm的適應(yīng)度值為
/適(Xm ) = \{Xm |V e PDt Λ f X }| ；D3前中間階段交叉操作先隨機選取兩個父代個體，然后按隨機交叉的方式選取 交叉點，進行交叉操作產(chǎn)生子代個體；D4前中間階段變異操作采用互換的變異方式，隨機的選擇染色體上的兩個位 置，將這兩個位置上的基因互換，并統(tǒng)計進化代數(shù)η = na+l ；D5前中間階段進化種群操作以步驟D2中確定的適應(yīng)度函數(shù)計算D3、D4步驟產(chǎn) 生的子代個體的適應(yīng)度值的大小并與相應(yīng)的父代個體進行對比，若新產(chǎn)生的個體適應(yīng)度值 比父代個體的適應(yīng)值大，則群體中保留新產(chǎn)生的子代個體，同時把父代個體刪去，保留群體 規(guī)模大小不變，反之則刪掉子染色體，更新進化種群為PDt ；D6前中間階段外部種群操作對由步驟D4產(chǎn)生的PDt進行非支配比較操作，復(fù)制 其中的非支配個體到外部種群中；D7前中間階段判斷統(tǒng)計外部群體中非支配解所占外部群體規(guī)模的比例r，依 據(jù)比例r值進行判斷，若r值小于預(yù)先設(shè)置第二閾值，則轉(zhuǎn)D3，否則轉(zhuǎn)E。第二閾值通常取
值范圍為0. 45至0.6之間。E 后中間階段，其具體過程為El確定由步驟D產(chǎn)生的種群PDt中個體的適應(yīng)度值，PDt中任意個體Xm的適應(yīng)度值 為/適=x }|，輸入反饋個體數(shù)％，mf為小于群體規(guī)模的自然數(shù)， 一般取值10 20 ；E2后中間階段交叉操作先隨機選取兩個父代染色體，然后按隨機交叉的方式選 取交叉點，進行交叉操作產(chǎn)生子代個體；E3后中間階段變異操作采用互換的變異方式，隨機選擇染色體上的兩個位置， 將這兩個位置上的基因互換，并統(tǒng)計進化代數(shù)ria= na+l ；E4后中間階段種群操作以步驟El中確定的適應(yīng)度函數(shù)計算步驟E2、E3產(chǎn)生的 子代個體的適應(yīng)度值的大小并與相應(yīng)的父代個體進行對比，若新產(chǎn)生的個體適應(yīng)度值比父 代個體的適應(yīng)值大，則群體中保留新產(chǎn)生的子代個體，同時把父代個體刪去，保留群體規(guī)模 大小不變，反之則刪掉子染色體，更新進化種群為PEt ；E5后中間階段外部種群操作對由步驟E4產(chǎn)生的PEt進行非支配比較操作，復(fù)制 其中的非支配個體到外部種群中；E6后中間階段反饋操作隨機從保存非支配解的外部群體中選擇mf個非支配 個體加入到進化的種群中，并同時刪掉進化種群中mf個適應(yīng)值最差的個體，使進化種群的 群體規(guī)模固定不變；E7后中間階段判斷統(tǒng)計外部群體中非支配解所占外部群體規(guī)模的比例r，依 據(jù)r值進行判斷，若r值小于1，則轉(zhuǎn)步驟E2，否則轉(zhuǎn)步驟F。F:收斂階段，具體如下Fl確定由E產(chǎn)生的種群PEt中個體的適應(yīng)度值，PEt中任意個體Xm的適應(yīng)度值為 F2收斂階段交叉操作先隨機選取兩個父代染色體，然后按隨機交叉的方式選取 交叉點，進行交叉操作產(chǎn)生子代個體；F3收斂階段變異操作采用互換的變異方式，隨機選擇染色體上的兩個位置，將 這兩個位置上的基因互換，并統(tǒng)計進化代數(shù)η = na+l ；F4收斂階段種群操作以步驟Fl中確定的適應(yīng)度函數(shù)計算步驟F2、F3產(chǎn)生的子 代個體的適應(yīng)度值的大小并與相應(yīng)的父代個體進行對比，若新產(chǎn)生的個體適應(yīng)度值比父代 個體的適應(yīng)值大，則群體中保留新產(chǎn)生的子代個體，同時把父代個體刪去，保留群體規(guī)模大 小不變，反之則刪掉子染色體，更新進化種群為PFt ；F5收斂階段擁擠距離擁擠距離計算則只針對保存非支配解的外部種群Q鄉(xiāng)卜，當步 驟F2、F3產(chǎn)生了新的非支配解時，先計算該個體在外部群體中的擁擠距離，在計算擁擠距 離前，先用小生境技術(shù)刪去解集中存在的一些不合理的極端解，在計算擁擠距離時，邊緣上 個體擁擠距離給定一個無窮大的數(shù)，對于排序中間的個體，擁擠距離的計算公式為 1 解集中的個體，H[l+1]解集中第1+1個體的在第s個目標函數(shù)值空間的距離，s 目標函數(shù)，s = 1,2,....F6收斂階段外部種群操作對由步驟F4產(chǎn)生的PFt進行非支配比較操作，選擇其 中的非支配個體到外部種群中，并按步驟F5的方式計算個體的擁擠距離，保留擁擠距離 較大的個體，同時維持外部種群規(guī)模大小不變；F7結(jié)束判斷若ηβ< η結(jié)，則轉(zhuǎn)步驟F2，否則轉(zhuǎn)步驟GG 優(yōu)化結(jié)束，此時的外部種群 卜就是一組帕累托(Pareto)解集，即最佳投產(chǎn)序列 解集，然后對Pareto解集進行切換次數(shù)計算，將切換次數(shù)最小的解作為裝配線生產(chǎn)計劃；SDi是帕累托(Pareto)解集中的第i個解，其中的元素記為dv
nI"徹=X(V)，ηι為 Di 的長度。
v=lf切(ν)的計算公式如下
/切(V)= ,fw (ν)為1時，表示二個產(chǎn)品型號不同，需要切換，fw (ν)為O時，表示二個產(chǎn)品 型號相同，不需要切換。步驟4:從裝配線生產(chǎn)計劃中讀取裝配線當前裝配任務(wù)，確定下一輛所需裝配的 車型型號信息；步驟5 型號判斷。根據(jù)當前裝配任務(wù)和上游生產(chǎn)線的下線車型，判斷上游生產(chǎn)線 的下線車型是否滿足當前裝配任務(wù)，如果是，轉(zhuǎn)步驟7，否則轉(zhuǎn)步驟6。步驟6 發(fā)出緩沖區(qū)調(diào)度指令；緩沖區(qū)調(diào)度包括入站調(diào)度A和出站調(diào)度B兩部分，見附圖3、4。A 入站調(diào)度，具體包括以下過程Al)判斷環(huán)形緩沖區(qū)是否有車，若無車，則轉(zhuǎn)Α5，否則讀取緩沖區(qū)中車型信息。Α2)判斷緩沖區(qū)中是否有環(huán)形通道，且環(huán)形通道保留有與下線車型同型號的未滿 通道，若有則轉(zhuǎn)Α5，否則，讀取緩沖區(qū)信息A3)判斷是否空車道信息，若有，則轉(zhuǎn)Α5，若無，則讀取各車道末端車型型號信息；Α4)判斷各末端車型號是否和下線的車型型號相同，若相同，則轉(zhuǎn)Α5，否則向最近 的車道進車；Α5)向緩沖區(qū)進車，然后進入步驟⑷；B 出站調(diào)度，具體包括以下過程Bi)讀取下游裝配線需要裝配的車型型號信息；Β2)判斷等待進入緩沖區(qū)的車型型號是否有下游裝配線所需要的車型型號.若有 滿足下游裝配所需求的車型型號，則轉(zhuǎn)步驟7，否則，進入下一步；Β3)讀取緩沖區(qū)及相應(yīng)通道的信息，判斷緩沖區(qū)是否有保存有車，若緩沖區(qū)保存有 車，若無車，則轉(zhuǎn)步驟Α，發(fā)出入站調(diào)度指令，若有車則讀取車型型號信息和車型保存車道的 fn息；B4)判斷緩沖區(qū)中保存的車型型號信息是否滿足下游生產(chǎn)裝配線的要求，若保存 的車型型號不滿足裝配的要求，則轉(zhuǎn)A，發(fā)出入站調(diào)度指令，若滿足要求，則轉(zhuǎn)步驟7 ；
步驟7:向裝配線進車；步驟8循環(huán)執(zhí)行步驟4至7，直至生產(chǎn)線停止生產(chǎn)。實例某汽車廠上游涂裝車間計劃生產(chǎn)序列為ABCDCDBBEAEDDEBEDBABACDEBDDACC，共有 30輛車，如果直接投入下游裝配生產(chǎn)線，則產(chǎn)品切換次數(shù)為26次。表1車輛代碼與車型的對應(yīng)關(guān)系 運用上面所發(fā)明的方法，其中環(huán)形緩沖區(qū)容量為10，車輛代碼與車型的對應(yīng)關(guān)系 如表1所示，設(shè)定第一閾值為0. 15，第二閾值為0. 55，利用混合進化算法對這個案例進行求 解，得到的解其解碼后的車輛序列為BBBDDDDEEEEAABBBCCCAADDDDAEBCC排序后的車型變 化次數(shù)為11次，產(chǎn)品切換次數(shù)減少了 15次。本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi) 容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思 路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
一種降低汽車混流裝配線產(chǎn)品切換次數(shù)的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟步驟1提取裝配線目標函數(shù)，建立裝配線生產(chǎn)調(diào)度的多目標模型；步驟2讀取上游生產(chǎn)線生產(chǎn)計劃，把上游生產(chǎn)線下線的車型計劃作為下游裝配線排產(chǎn)計劃的初始條件，同時讀取當前或即將下線的車型型號信息，并把型號信息反饋到下游裝配線；步驟3獲取裝配線生產(chǎn)計劃；步驟4從裝配線生產(chǎn)計劃中讀取裝配線當前裝配任務(wù)，確定下一輛所需裝配的車型型號信息；步驟5根據(jù)當前裝配任務(wù)和上游生產(chǎn)線的下線車型，判斷上游生產(chǎn)線的下線車型是否滿足當前裝配任務(wù)，如果是，轉(zhuǎn)步驟7，否則轉(zhuǎn)步驟6；步驟6進行緩沖區(qū)調(diào)度，包括入站調(diào)度和出站調(diào)度兩部分入站調(diào)度具體包括過程A1至A5A1判斷環(huán)形緩沖區(qū)是否有車，若無車，則轉(zhuǎn)步驟A5，否則讀取緩沖區(qū)中車型信息；A2判斷緩沖區(qū)中是否有環(huán)形通道，且環(huán)形通道保留有與下線車型同型號的未滿通道，若有則轉(zhuǎn)步驟A5，否則，讀取緩沖區(qū)信息；A3判斷是否空車道信息，若有，則轉(zhuǎn)步驟A5，若無，則讀取各車道末端車型型號信息；A4判斷各末端車型號是否和下線的車型型號相同，若相同，則轉(zhuǎn)步驟A5，否則向最近的車道進車；A5向緩沖區(qū)進車，然后進入步驟4；出站調(diào)度具體包括過程B1至B4B1讀取下游裝配線需要裝配的車型型號信息；B2判斷等待進入緩沖區(qū)的車型型號是否有下游裝配線所需要的車型型號.若有滿足下游裝配所需求的車型型號，則轉(zhuǎn)步驟7，否則，進入下一步；B3讀取緩沖區(qū)及相應(yīng)通道的信息，判斷緩沖區(qū)是否有保存有車，若緩沖區(qū)保存有車，若無車，則轉(zhuǎn)入站調(diào)度，發(fā)出入站調(diào)度指令，若有車則讀取車型型號信息和車型保存車道的信息；B4判斷緩沖區(qū)中保存的車型型號信息是否滿足下游生產(chǎn)裝配線的要求，若保存的車型型號不滿足裝配的要求，則轉(zhuǎn)入站調(diào)度，發(fā)出入站調(diào)度指令，若滿足要求，則轉(zhuǎn)步驟7；步驟7向裝配線進車；步驟8循環(huán)執(zhí)行步驟4至7，直至生產(chǎn)線停止生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低汽車混流裝配線產(chǎn)品切換次數(shù)的方法，其特征在于，步 驟3中按照下述過程獲取裝配線生產(chǎn)計劃A采用字符串編碼方式，每個字符串表示一個完整的生產(chǎn)序列，染色體的每一個基因代 表一個待生產(chǎn)的產(chǎn)品型號；B確定編碼長度及初始種群； C初始階段，其具體過程為Cl至C6 :Cl獲取進化操作參數(shù)，包括交叉概率p。，變異概率pm，進化代數(shù)118和進化結(jié)束條件η結(jié)；C2確定初始階段適應(yīng)度函數(shù)初始階段適應(yīng)度函數(shù)_4 =m，(_/；) Ji為步驟1中的裝 配線目標函數(shù)；C3初始階段交叉操作隨機選取兩個父代染色體，然后按隨機交叉的方式選取交叉 點，進行交叉操作產(chǎn)生子代個體；C4初始階段變異操作采用互換的變異方式，隨機的選擇染色體上的兩個位置，將這 兩個位置上的基因互換，同時統(tǒng)計進化代數(shù)η = na+l ；C5初始階段種群操作以步驟Cl中確定的適應(yīng)度函數(shù)計算步驟C3、C4產(chǎn)生的子代個 體適應(yīng)度值的大小并與相應(yīng)的父代個體進行對比，若新產(chǎn)生的個體適應(yīng)度值比父代個體的 適應(yīng)值大，則群體中保留新產(chǎn)生的子代個體，并同時把父代個體刪去，保留群體規(guī)模大小不 變，反之則刪掉子代個體，更新進化種群為P。t ；C6初始階段判斷對步驟C5產(chǎn)生的新群體中的個體進行非支配比較，得到非支配解， 統(tǒng)計群體中非支配解所占群體規(guī)模的比例r，依據(jù)r值進行判斷，若r值小于預(yù)先設(shè)定的第 一閾值，則轉(zhuǎn)步驟C2，否則轉(zhuǎn)步驟D ；D前中間階段，其具體過程為Dl至D7 : Dl初始化外部種群；D2確定由步驟C產(chǎn)生的進化種群P。t中個體的適應(yīng)度值，Pct中任意個體Xm的適應(yīng)度值；D3先隨機選取兩個父代個體，然后按隨機交叉的方式選取交叉點，進行交叉操作產(chǎn)生 子代個體；D4采用互換的變異方式，隨機的選擇染色體上的兩個位置，將這兩個位置上的基因互 換，并統(tǒng)計進化代數(shù)ηβ=ηβ+1 ；D5以步驟D2中確定的適應(yīng)度函數(shù)計算步驟D3、D4產(chǎn)生的子代個體的適應(yīng)度值的大小 并與相應(yīng)的父代個體進行對比，若新產(chǎn)生的個體適應(yīng)度值比父代個體的適應(yīng)值大，則群體 中保留新產(chǎn)生的子代個體，同時把父代個體刪去，保留群體規(guī)模大小不變，反之則刪掉子染 色體，更新進化種群為PDt;D6對由步驟D4產(chǎn)生的PDt進行非支配比較操作，復(fù)制其中的非支配個體到外部種群Q 外中；D7統(tǒng)計外部群體中非支配解所占外部群體規(guī)模的比例r，依據(jù)r值進行判斷，若r 值小于預(yù)先預(yù)定的第二閾值，則轉(zhuǎn)步驟D3，否則轉(zhuǎn)步驟E ； E后中間階段，具體過程為El至E7 :El確定由D產(chǎn)生的種群PDt中個體的適應(yīng)度值，輸入反饋個體數(shù)mf，mf*小于群體規(guī)模 的自然數(shù)；E2先隨機選取兩個父代染色體，然后按隨機交叉的方式選取交叉點，進行交叉操作產(chǎn) 生子代個體；E3采用互換的變異方式，隨機選擇染色體上的兩個位置，將這兩個位置上的基因互換， 并統(tǒng)計進化代數(shù)njS=njS+i ；E4以步驟El中確定的適應(yīng)度函數(shù)計算步驟E2、E3產(chǎn)生的子代個體的適應(yīng)度值的大小 并與相應(yīng)的父代個體進行對比，若新產(chǎn)生的個體適應(yīng)度值比父代個體的適應(yīng)值大，則群體中保留新產(chǎn)生的子代個體，同時把父代個體刪去，保留群體規(guī)模大小不變，反之則刪掉子染 色體，更新進化種群為PEt;E5對由步驟E4產(chǎn)生的PEt進行非支配比較操作，復(fù)制其中的非支配個體到外部種群Q外中；E6隨機從保存非支配解的外部群體中選擇mf個非支配個體加入到進化的種群中， 并同時刪掉進化種群中mf個適應(yīng)值最差的個體，使進化種群的群體規(guī)模固定不變；E7統(tǒng)計外部群體中非支配解所占外部群體規(guī)模的比例r，依據(jù)r值進行判斷，若r 值小于1，則轉(zhuǎn)步驟E2，否則轉(zhuǎn)步驟F ；F收斂階段，具體過程為Fl至F7 :Fl確定由E產(chǎn)生的種群PEt中個體的適應(yīng)度值，PEt中任意個體的適應(yīng)度值；F2先隨機選取兩個父代染色體，然后按隨機交叉的方式選取交叉點，進行交叉操作產(chǎn) 生子代個體；F3采用互換的變異方式，隨機選擇染色體上的兩個位置，將這兩個位置上的基因互換， 并統(tǒng)計進化代數(shù)njS=njS+i ；F4以步驟Fl中確定的適應(yīng)度函數(shù)計算步驟F2、F3產(chǎn)生的子代個體的適應(yīng)度值的大小 并與相應(yīng)的父代個體進行對比，若新產(chǎn)生的個體適應(yīng)度值比父代個體的適應(yīng)值大，則群體 中保留新產(chǎn)生的子代個體，同時把父代個體刪去，保留群體規(guī)模大小不變，反之則刪掉子染 色體，更新進化種群為PEt;F5針對外部種群Q鄉(xiāng)卜計算擁擠距離；F6對由步驟F4產(chǎn)生的PEt進行非支配比較操作，選擇其中的非支配個體到外部種群Q ,中，并計算個體的擁擠距離，保留擁擠距離較大的個體，同時維持外部種群規(guī)模大小不 變；F7若η進< ι!結(jié)，則轉(zhuǎn)步驟F2，否則轉(zhuǎn)步驟G ；G將外部種群作為最佳投產(chǎn)序列解集，然后對該解集進行切換次數(shù)計算，將切換次 數(shù)最小的解作為裝配線生產(chǎn)計劃。
全文摘要
本發(fā)明屬于先進制造技術(shù)領(lǐng)域與信息技術(shù)領(lǐng)域，為一種降低汽車混流裝配線產(chǎn)品切換次數(shù)的方法。該方法圍繞復(fù)雜產(chǎn)品生產(chǎn)過程中涉及多車間(或裝配線)的關(guān)聯(lián)優(yōu)化問題，利用環(huán)形緩沖區(qū)并結(jié)合混合遞進多目標遺傳算法降低混流裝配線產(chǎn)品切換次數(shù)。本發(fā)明利用混合遞進多目標進化算法，對汽車混流裝配線的車型生產(chǎn)進行優(yōu)化排序，考慮了生產(chǎn)線的物料平衡、生產(chǎn)負荷平衡及準時制生產(chǎn)環(huán)境的相關(guān)標準，使得投產(chǎn)的車型序列能保證物料消耗平順化、車型調(diào)整時間最小化，達到降低生產(chǎn)線產(chǎn)品切換次數(shù)的目的。
文檔編號G05B19/418GK101923342SQ20101022308
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者周茂豐, 喻道遠, 張國軍, 朱海平, 李世杭, 管在林, 邵新宇, 高貴兵, 黃剛 申請人:華中科技大學(xué)