基于改进遗传算法的可重构装配线排序方法技术

技术编号:7060269 阅读:215 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了基于改进遗传算法的可重构装配线排序方法,根据可重构装配生产线的一个最小生产循环确定种群规模,以一个染色体为所有任务的全排列为标准进行基因编码;计算个体的最小化可重构装配线的空闲和未完工作业量、均匀化零部件使用速率和最小化生产调整费用;进行分级操作,执行Pareto优化解集过滤操作,计算各等级的适应度,按适应度进行遗传操作,执行精英保留策略,通过判断是否收敛或达到预先设定的最大迭代数得到Pareto最优解集和对应的目标函数值。本发明专利技术综合考虑影响可重构装配线优化排序的三个主要因素,在遗传操作中综合多种技术,保证了群体的多样性,避免了算法早熟,增强了算法全局寻优能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于改进遗传算法可重构装配线的优化排序方法,并可以此安排生产,属于生产线自动控制与信息

技术介绍
目前,大型的装配线制造系统面向多品种产品的装配过程,对系统的柔性与重构能力要求不断提高。可重构装配线(Reconfigurable Assembly Line, RAL)作为可重构制造系统的一个有机组成部分,是将可重构制造的理念应用于装配线系统中,构造局部模块自动化生产和全局柔性化生产的生产组织模式,使生产线系统既具有柔性和快速响应能力,又具有可重构能力。目前,对于这类生产线的排序方法的专利技术专利还未检索到。可重构装配线排序的目的是要使装配产品以小批量的形式不断生产,实现产品的混流、快速生产。经过对现有技术的文献检索发现,现有文献大多是对装配线排序的单个目标进行优化,如均勻零部件的消耗率、最小化传送带的停止时间、负荷均衡化等,或者通过加权方法将多目标问题转化为单目标问题。但是,对于可重构装配线而言,单纯优化某一目标,很难满足生产实际需求。此外,采用加权和的方法将多目标转化为单目标问题,目标 (指标)之间的权重难以准确评定,且会出现不同量纲相加现象,很容易导致局部最优解, 因此需要对影响可重构装配线排序的多目标进行综合优化。同时,可重构装配线的多目标优化排序是一类典型的NP - hard (non-deterministic polynomial非确定性多项式难题)。数学规划方法无法在多项式时间内解决这个问题。多目标遗传算法为解决这个问题提供了很好的途径,但是由于可重构装配线排序具有动态随机性、多约束性及多目标性的特点,增加了排序问题的复杂性和难度,使得多目标适应度函数较难选取。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足,提出一种,使其解决
技术介绍
中存在的不足,适应可重构装配线的生产排序,从而可以得到比现有各种排序方法更适应的优化方法,能大大提高生产效率及减少重构费用。实现本专利技术目的的技术方案是一种, 包括以下步骤①根据可重构装配生产线的一个最小生产循环确定种群规模,以一个染色体为所有任务的全排列为标准进行基因编码;种群的规模(大小)也就是种群中个体的数目。②计算个体的最小化可重构装配线的空闲和未完工作业量、均勻化零部件使用速率和最小化生产调整费用;计算最小化可重构装配线的空闲和未完工作业量目标函数为权利要求1.一种,其特征在于包括以下步骤①根据可重构装配生产线的一个最小生产循环确定种群规模,以一个染色体为所有任务的全排列为标准进行基因编码;②计算个体的最小化可重构装配线的空闲和未完工作业量、均勻化零部件使用速率和最小化生产调整费用;③进行分级操作采用群体排序技术,在Pareto最优解中对群体进行分级,通过比较步骤②中的数值,提取出当前种群中所有非劣解个体,构成当前的非劣解集,并将其划分为同一同级,赋予等级1,然后将这些个体从种群中剥离出来,在剩余个体中找出新的非劣解, 并赋予其等级为2 ;重复上述过程,直到种群中所有个体都被分类为止;④执行Pareto优化解集过滤操作,将等级为1的个体保存在Pareto过滤器中,同时剔除劣解;若个体个数超出了设定的Pareto个数,则剔除相似解;否则进入步骤⑧;⑤计算各等级的适应度2.根据权利要求1所述的,其特征在于所述第②步中,计算最小化可重构装配线的空闲和未完工作业量目标函数为3.根据权利要求1所述的,其特征在于 所述第④步中,如果该个体被占优,则将其作为劣解剔除;采用共享函数的小生境技术,剔除相似度近的解。4.根据权利要求1所述的,其特征在于所述第⑦步中,精英保留策略的具体方法为将父代巧与变异后的子代Si合并,组成新种群Gi,然后对q根据所有个体的适应度值进行排序和基于小生境技术的共享函数惩罚,根据排序级别和共享后适应度大小,选取与原始规模相等的较好的个体组成新的父代 ,进行下一轮的选择、交叉和变异。全文摘要本专利技术公开了,根据可重构装配生产线的一个最小生产循环确定种群规模,以一个染色体为所有任务的全排列为标准进行基因编码;计算个体的最小化可重构装配线的空闲和未完工作业量、均匀化零部件使用速率和最小化生产调整费用;进行分级操作,执行Pareto优化解集过滤操作,计算各等级的适应度,按适应度进行遗传操作,执行精英保留策略,通过判断是否收敛或达到预先设定的最大迭代数得到Pareto最优解集和对应的目标函数值。本专利技术综合考虑影响可重构装配线优化排序的三个主要因素,在遗传操作中综合多种技术,保证了群体的多样性,避免了算法早熟,增强了算法全局寻优能力。文档编号G06N3/12GK102323952SQ20111026684公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日专利技术者纪爱敏, 苑明海, 许焕敏 申请人:河海大学常州校区本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于改进遗传算法的可重构装配线排序方法,其特征在于包括以下步骤:①根据可重构装配生产线的一个最小生产循环确定种群规模,以一个染色体为所有任务的全排列为标准进行基因编码;②计算个体的最小化可重构装配线的空闲和未完工作业量、均匀化零部件使用速率和最小化生产调整费用;③进行分级操作:采用群体排序技术,在Pareto最优解中对群体进行分级,通过比较步骤②中的数值,提取出当前种群中所有非劣解个体,构成当前的非劣解集,并将其划分为同一同级,赋予等级1,然后将这些个体从种群中剥离出来,在剩余个体中找出新的非劣解,并赋予其等级为2;重复上述过程,直到种群中所有个体都被分类为止;④执行Pareto优化解集过滤操作,将等级为1的个体保存在Pareto过滤器中,同时剔除劣解;若个体个数超出了设定的Pareto个数,则剔除相似解;否则进入步骤⑧;⑤计算各等级的适应度: ,为群体的规模数,为群体的分级数,为第级的群体规模, 为第级的适应度;⑥按适应度进行遗传操作:对初始种群的个体采用交叉概率和变异概率的自适应重构策略,根据种群个体特征自动调整交叉和变异的概率,实现自适应;⑦执行精英保留策略;⑧判断是否收敛或达到预先设定的最大迭代数;若是,则输出Pareto最优解集和对应的目标函数值;否则,重复步骤①至步骤⑧。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:苑明海许焕敏纪爱敏
申请(专利权)人:河海大学常州校区
类型:发明
国别省市:32

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