本发明专利技术公开了一种单边装配线的平衡控制方法，在涉及第一类平衡问题的单边装配线上优化控制生产条件，以平衡各工位的负载，在合理时间内对复杂的生产线规划、改进问题提出一个合理较优的方案。方案中包括了工作站的划分、工作站内任务的安排，生产线的节拍。本发明专利技术在给定装配线节拍的前提下，在减少工作站数目的同时也将同时优化装配线的平衡率，将装配线平衡率指标也列为优化目标，能有效地解决装配线平衡设计规划和合理控制，可应用于制造系统建模与分析软件、计算机集成制造系统管控模块和实际控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动化生产线
，特别涉及单边生产流水线、单边装配线的平衡技术。
技术介绍
装配线平衡问题(Assembly Line Balancing Problem, ALBP)是制造企业面临的一个重要问题。提高生产装配线中设施利用率能直接提高生产效率，将对企业经济效益产生直接影响。由于ALBP是一个典型的NP型组合优化难题，解决问题的复杂度随着任务数目的增加呈指数级数爆炸增长。因此，研究能在合理时间内求解大规模问题的算法至为重要。在美国专禾丨J (名禾尔:Balancing workloads in an electronics assembly factory，专利号6拟9514)中，Julius等提出了通过使用混合整数线性规划法(MILP)优化产品装配线的方法，以平衡各工位的负载。在美国专利(名称Assembly line balancer, 专利号5177688)中，Rentschler和Mevens针对多边、混合品种装配线的进行任务分组， 再进行装配线的平衡。在日本专利(名称Line balancing method，专利号JP08-161405) 中，Takeshi提出了一种装配线平衡方法。上述公开的专利主要是采用了基于规则的方法或者是采用了基于模型的精确求解方法，存在着求解精度不高或速度慢等特点。粒子群算法在搜索过程中根据种群社会经验和个体经验动态调整搜索速度，搜索过程与算法复杂度相对简单，当前粒子群算法主要应用于连续优化问题，亦有逐渐向组合优化问题拓展趋势。但目前还未有针对单边装配线平衡设计问题的离散粒子群算法。
技术实现思路
鉴于现有技术的以上不足，本专利技术的目的是针对单边装配线平衡问题的问题特征，同时考虑粒子群算法的算法机理，提出一种针对单边装配线第一类平衡问题的离散粒子群算法，以解决这类装配线的平衡和控制问题。本专利技术的目的是通过如下的手段实现的。—种单边装配线的平衡控制方法，在涉及第一类平衡问题的单边装配线上优化控制生产条件，以平衡各工位的负载，包含如下步骤1)读入任务加工时间、任务先后约束关系条件；2)输入粒子数目n，节拍时间C、迭代次数generation_number、给定学习参数C1, C2、权重《、最优解集合G中个体数目NG ；3)产生混合初始种群，产生初始随机速度； 4)调用解码函数，计算初始种群适应度值，初始化全局最优粒子Pg与个体粒子最优经历值Ps，进入下一步； 5)判断迭代次数是否达到预设代数generatiorunumber，若未达到，进入下一步， 若达到，退出，向调度设备发出控制平衡各工位指令；6)采用全局优化模型(A)、(B)产生各个粒子的新位置向量，Vs (t+1) = wVs (t) +C^1 (Ps-X2 (t)) +C2r2 (Pg-Xs (t)) (A)Xs (t+1) = Xs (t)+Vs (t+1)，-Vfflax ( Vs (t+1) ( Vfflax (B)N代表了每个解包含的任务变量个数；用)(s(t)表示第s个粒子在t时刻的位置向量；用Ps表示此粒子自身所经历的最优位置向量；用Pg表示此粒子群全体所经历的最优位置向量；同时第S个粒子在t时刻的飞行速度用Vs(t)表示，Vs(t)的维度为N，其中Vsj代表\⑴中第j维变量的速度和r2为两个处于之间的随机数；Vmax表示粒子的最大飞行速度，限定了速度的取值范围，其中，Vs(t)中每一分量取值的最大值为当前维度(或当前任务排列序列处)可选任务集合的任务个数A和C2为粒子的学习常数。根据此位置向量生成新的种群，重新计算适应度值，更新全局最优粒子Pg与个体粒子最优经历值&，并生成新速度向量，位置向量；7)存储全局最优粒子，将全局最优解粒子Pg放入最优解集合G中；检查最优解集合中适应度值相同的粒子数目，令其为η’ ；若n’ > NG/2,则搅乱现有速度，生成随机速度替换原有速度，且进入步骤5)，若n，< NG/2，直接进入步骤5)。混合初始种群产生采用位置权重法、最长加工时间优先法和随机生成任务序列此三种方法共用的混合初始种群生成策略；其中，位置权重法为在每次选择任务时，优选选择位置权重系数最大的任务；最大加工时间优先法为在每次选择任务时，优选选择加工时间最大的任务；随机生成任务序列法即每次随机选择任意任务放入任务排列序列。针对单边装配线平衡问题的问题特征，同时考虑粒子群算法的算法机理，提出一种针对单边装配线第一类平衡问题的离散粒子群算法。该方法采用了任务序列的编码方式，构造基于可选任务集合的位置向量定义与变化策略，相应的采用基于可选任务集中所属任务下标之差的速度向量定义策略。运用随机加速度方法以脱离局部最优搜索邻域。并针对某标准算例进行了验证，取得了满意的结果。附图说明图1改进的粒子群算法流程图。图2测试问题先后约束关系图。图3初始粒子种群位置向量组成的位置矩阵。图4初始粒子种群速度。图5更新后的粒子群速度。图6更新后的粒子群位置矩阵。图7实例计算结果与任务分配方案。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。本专利技术的具体内容如下1)装配线平衡问题描述装配线平衡是指在工艺条件、工序先后关系等约束下，将有限的任务集合分配到一定数量的工作站中，使得每个工作站的作业时间满足一定的节拍要求，减少工作站的闲置和过载时间，最小化平滑指标。单一型装配线平衡问题(SimpleAssembly Line Balancing Problem, SALBP)，为只考虑工序间的先后关系约束的单一产品的直线型装配线，可分为如下三类给定装配线节拍，求最小工作站数目，即SALBP-I ；给定装配线的工作站数目，求节拍时间最小，以寻求最大的生产率，即SALBP-II ；给定工作站数目的范围、目标为最小化装配线的总空余时间， 即最优化装配线的效率，记为SALBP-E。本专利技术为针对第一类问题，由于给定装配线节拍，在减少工作站数目的同时也将同时优化装配线的平衡率，故将装配线平衡率指标也列为优化目标。同时，问题基于以下假设所有任务都必须满足优先顺序关系；每个工位上任务的作业时间之和不能超过该品种的生产节拍；装配线只生产单一种类的产品；各工件在装配线上的传输时间忽略不计。综上所述，考虑目标函数如下装配平衡率权利要求1.，在涉及第一类平衡问题的单边装配线上优化控制生产条件，以平衡各工位的负载，包含如下步骤读入任务加工时间、任务先后约束关系条件；输入粒子数目n，节拍时间C、迭代次数generatiorunumber、给定学习参数CpC2, 权重《、最优解集合个体数目NG ；产生混合初始种群，产生初始随机速度；调用解码函数，计算初始种群适应度值，初始化全局最优粒子Pg与个体粒子最优经历值Ps，进入下一步；判断迭代次数是否达到预设代数generatiorunumber，若未达到，进入下一步，若达到，退出，向调度设备发出控制平衡各工位指令；采用全局优化模型(A)、(B)产生各个粒子的新位置向量，Vs (t+1) = wVs (t) +C^1 (Ps-Xs (t)) +C2r2 (Pg-Xs (t)) (A)Xs (t+1) = Xs (t) +Vs (t+1)，-Vfflax 彡 Vs (t+1)彡 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张则强，胡俊逸，程文明，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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