一种多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法技术

本发明专利技术公开了一种多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法，包括：以配送设备运输时间消耗、配送服务满意度以及配送设备负载作为问题优化目标，对离散装配车间物料配送路径优化过程进行整体建模；对N台具有载量约束的配送设备的物料配送路径进行编码，随机产生目标模型的物料配送路径初始解；利用基于概率的多邻域随机局部搜索方法对初始解的邻域空间进行局部搜索，求取目标模型的物料配送路径更优解；利用禁忌表对搜索过程进行禁忌操作，记录已被搜索的邻域空间结构；重复步骤，直到满足搜索终止条件，输出最优车间物料配送路径方案。本发明专利技术在目标问题优化过程运算时间短，能应对存在实时状态更新变化的问题场景。

【技术实现步骤摘要】
一种多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法
本专利技术涉及离散装配车间生产资源调度优化
，具体涉及一种多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法。
技术介绍
离散装配车间生产的产品是由一系列零部件组装加工而成，其生产过程具有生产工艺离散化和生产工位物理位置分散等关键特征，使得产品不同模块的加工和装配在不同的地点进行，进而造成了每个生产工位的线边库存同样跟随着生产工位分散于不同的位置。为了保证离散装配车间的生产活动顺利有序进行，必定需要对车间内的生产物料资源进行合理管理，而有效地安排好离散装配车间内的物料资源的配送路径，实现对存在不同物料资源补充需求的物理位置分散的工位的物料配送和补充，是离散装配车间生产物料资源管理中的重要一环。考虑当前生产制造工业面临的信息化和工业化两化深度融合、制造过程智能化等新要求，以及当前离散装配车间生产制造过程工艺工序日渐细化细分的生产特点，利用智能优化算法对离散装配车间物料配送路径进行优化是在新时代、新要求下的工业制造过程控制与管理中的一个重要研究方向。目前，以遗传算法、遗传算法的改进和变体为代表的启发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法，其特征在于，包括：/nS1.以配送设备运输时间消耗、配送服务满意度以及配送设备负载作为问题优化目标，对离散装配车间物料配送路径优化过程进行整体建模，得到目标模型；/nS2.对N台具有载量约束的配送设备的物料配送路径进行编码，随机产生目标模型的物料配送路径初始解；N≥2；/nS3.利用基于概率的多邻域随机局部搜索方法对初始解的邻域空间进行局部搜索，求取目标模型的物料配送路径更优解；/nS4.利用禁忌表对搜索过程进行禁忌操作，记录已被搜索的邻域空间结构；/nS5.重复步骤S3至S4，直到满足搜索终止条件，对搜索获得的最优解进行解码，输出最优车间物料...

【技术特征摘要】
1.一种多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法，其特征在于，包括：
S1.以配送设备运输时间消耗、配送服务满意度以及配送设备负载作为问题优化目标，对离散装配车间物料配送路径优化过程进行整体建模，得到目标模型；
S2.对N台具有载量约束的配送设备的物料配送路径进行编码，随机产生目标模型的物料配送路径初始解；N≥2；
S3.利用基于概率的多邻域随机局部搜索方法对初始解的邻域空间进行局部搜索，求取目标模型的物料配送路径更优解；
S4.利用禁忌表对搜索过程进行禁忌操作，记录已被搜索的邻域空间结构；
S5.重复步骤S3至S4，直到满足搜索终止条件，对搜索获得的最优解进行解码，输出最优车间物料配送路径方案。


2.根据权利要求1所述的多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法，其特征在于，步骤S1的目标模型考虑的是N台具有载量约束的配送设备为K个工位进行物料配送的离散装配车间物料配送问题场景，每个工位要求不同物料在对应的期望时间到达工位，K≥2；该问题场景的数学模型构造如下：
sij＝v×tij(1)



0＜Di≤Dmax(3)

































其中，M表示配送设备总数量，N表示目标配送工位总数量，sij表示工位i与工位j间的路径距离，v表示配送设备的移动速度，tij表示配送设备从工位i移动到工位j所消耗的时间，di表示工位i的物料需求量，Di表示配送设备i被分配的物料负载量，Dmax为配送设备的最大物料负载上限，xijk表示表征配送设备k是否具有从工位i到工位j的配送路径的判断变量，yij表示表征配送设备j是否分配了工位i的物料配送任务的判断变量。


3.根据权利要求1所述的多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法，其特征在于，步骤S1中的目标模型的优化指标包括：配送运输时间优化指标、配送服务满意度优化指标以及配送设备负载优化指标；目标模型的目标优化函数具体如下：
minTcom＝TK1×T1+TK2×T2+TK3×T3(15)
s.t.









其中，Tcom表示离散装配车间物料配送路径优化模型的综合优化目标，T1表示配送运输时间优化指标，T3表示配送服务满意度优化指标，T3表示配送设备负载优化指标，TK1表示配送运输时间优化指标权重，TK2表示配送服务满意度优化指标权重，TK3表示配送设备负载优化指标权重，M表示配送设备总数量，N表示目标配送工位总数量，tij表示配送设备从工位i移动到工位j所消耗的时间，xijk表示表征配送设备k是否具有从工位i到工位j的配送路径的判断变量，Pi(t′i)表示配送设备在时刻t′i到达目标工位i的满意度惩罚值，Dmax表示配送设备的最大物料负载，Di表示配送设备i被分配的物料装载总量。


4.根据权利要求3所述的多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法，其特征在于，配送服务满意度优化指标采用配送服务满意度惩罚进行量化计算和等效评估，配送服务满意度惩罚模型采用分段式线性关系进行构建，具体考虑了以下5种情形：
1)物料在工位的物料到达期望时间范围内到达目标工位；
2)物料早于工位的物料到达期望时间到达目标工位；
3)物料过分早于工位的物料到达期望时间到达目标工位；
4)物料晚于工位的物料到达期望时间到达目标工位；
5)物料过分晚于工位的物料期望到达时间到达目标工位；
相应地，配送服务满意度惩罚模型具体如下：



其中，t′i是配送设备到达目标工位i的实际时刻，Pi(t′i)是配送设备在时刻t′i到达目标工位i的满意度惩罚值，PB1是配送设备早于物料到达期望时间到达目标工位i的满意度惩罚值上限，PB2是配送设备晚于物料到达期望时间到达目标工位i的满意度惩罚值上限，TLi和TRi分别为工位i的物料到达期望时间范围的上下限，TLLi为配送设备早于物料到达期望时间将物料送达目标工位i时工位对本次配送服务的满意度恰好取得最低阈值PB1的时间点，TRRi为配送设备晚于物料到达期望时间将物料送达目标工位i时工位对本次配送服务的满意度恰好取得最低阈值PB2的时间点，PK1是配送设备早于物料到达期望时间到达目标工位i的满意度惩罚权重，PK2是配送设备晚于物料到达期望时间到达目标工位i的满意度惩罚权重。


5.根据权利要求1所述的多目标离散装配车间物料配送的路径优化方法，其特征在于，步骤S2包括：
S2.1假设ni为某台配送设备的第i个目标配送工位，该配送设备一共需要对t个目标配送工位进行物料配送，则该配送设备的配送路径可以表示为：
n0→n1→n2→…→nt→n0
其中n0是配送设备的出发点，即企业工厂的物料仓库；
S2.2对车间内每个工位都分配一个唯一的整数编码标识，如工位n1编码为1，工位n2编码为2，工位nt编码为t，企业工厂的物料仓库编码为0，则基于整...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，庄焕嘉，陈昕叶，李方，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44