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专利号: 2019102636137
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种吞吐柔性智能装配物流路径规划平台,其特征在于,包括传感器系统、生产线系统、实时物流路径智能控制系统、以及通信设施;

传感器系统,用于通过对应的传感器对产品零件的参数实时记录和传递;

生产线系统,用于对产品零件的生产和产品装配的实施;

实时物流路径智能控制系统,包括采用自主决策算法的智能控制系统处理单元,其与传感器系统连接,根据零件生产需求增加或减少生产线数量、根据生产需求实时动态的调节用于零件生产和产品装配生产线之间的比例、以及根据装配需求调整装配线上的零件数量和先后顺序;

通信设施,带有通信协议,其与实时物流路径智能控制系统相连,用于通过实时物流路径智能控制系统的智能控制结果控制生产线的生产和装配生产活动;

在实时物流路径智能控制系统中的触摸屏或键盘,用于输入最终成品的具体参数;

传感器系统收集相关产品信息包括当前产品类型、当前产品标识、当前工作流程表示、当前工位状态、当前工位缓冲区状态、当前产品加工剩余时间;传感器系统将产品信息并传递给智能控制系统处理单元;

规划平台V‑模型设计框架,基于生产线系统的离散并行生产线系统结构,建立用于分析生产流程的有拉式生产系统广义随机Petri网模型;

在生产线系统中通过最短路径和最短时间约束下的控制策略配置N个立体工位,工位设置方式在数量和装配冗余度上设置前提是满足多种产品类型的吞吐柔性化装配;

生产线系统包括给定的上游的R‑1条生产线,该R‑1条生产线之间无工序交叉,每条生产线有对应的缓冲区;所有缓冲区的产品传送有下游的准备区;汇集在准备区的产品传送连接有准配线,准配线连接有装配线,装配线连接有仓库;装配线对上游生产线生产的产品进行装配;

生产线系统为离散并行生产线系统结构;

整体生产线的工位采用全相连拓扑结构并为每个工位配置缓冲区,每个工位为每一个产品类型执行N种不同的工作流程,工位状态通过传感器系统收集数据并发送给控制处理单元,工位根据处理单元处理结果提前将预处理零件送至缓冲区;

自主决策算法的智能控制系统处理单元,用于为产品P下一个工作流程搜索可用的工位,并使用基于最短约束的控制策略决策函数f(x)确定并切换到最优路径,接收传感器检测产品P是否进入对应工位或对应缓冲区;

其中,基于最短约束的控制策略决策函数f(x),最短约束,就是基于最短路径和最短时间的约束,路径是指所有工位的拓扑结构相连的距离,工位采用全相连拓扑结构,根据工位间的相互距离和生产线系统的传送带的传送速度决定传送带传输时间,每个工位为产品执行两个或三个以上个不同的工作流程,将实时物流路径智能控制规划平台进行建模并简化成有向图,传送带作为有向图的边,传送带传输时间作为边的权值,工位作为有向图的顶点,工位工作流程完成时间作为该顶点的权值,最短路径和最短时间约束就是有向图中选定边和顶点的权值累加值最小约束,路径寻优平台控制策略算法简化成是实时有向图分类保序必经点最短路径问题;

实时有向图分类保序必经点最短路径问题基于遗传算法描述,采用基于实时路径的染色体编码方案,即染色体由一串整数组成,每个基因位代表图的有向边或顶点权值,一个染色体就代表一条从原点到宿点的路径,路径中不能出现环路;初始种群采用分类保序随机初始化种群,第一个基因位选择原点基因,随后基因位根据其种群要求的分类保序基因位约束下随机选择,随后重复直至到达宿点,完成染色体初始化;适应度函数即f(x)=tn‑tm,tn表示当前染色体权值,即现行状态下产品寻找的最优路径长度,tm表示理想状态下工序的绝对最短路径长度;交叉算子采用单点交叉,即从父代个体v1和v2中随机选择两个点 和交换v1中 后面和v2中 后面的基因链,若形成的后代个体满足分类保序基因位约束且后代个体内不存在环路,则保存操作;变异算子根据传感器实时传送的有向图顶点的权值进行相应染色体中基因位权值替换,实现基因变异,重新计算染色体适应度;

其中,基于最短路径、最短时间控制策略约束的工位配置设计;

定义产品类型Pi需要有限个工作包序列加工步骤式中mi为Pi需要的工作包个数;每个工位WSj能够执行针对不同产品的工作包;

在最短路径和最短时间约束下设定控制策略配置N个立体工位;每个工位包括每一个产品类型执行N种不同的工作包,工位设置方式在数量和装配冗余度的前提是满足多种产品类型的吞吐柔性化装配。

2.根据权利要求1所述的吞吐柔性智能装配物流路径规划平台,其特征在于,产品的控制策略以离散的方式根据产品处理单元内的微机来确定;工位的对应信息通过传感器系统的RFID模块或从工位收集数据的实时物流路径智能控制系统的服务器来提供。

3.根据权利要求2所述的吞吐柔性智能装配物流路径规划平台,其特征在于,其中,该规划平台为动态随机系统,要求生产计划人员要通过决策工具来规划和评估系统配置;系统配置包括工位布局、物流与工作包分配;对于给定产品,需要通过仿真分析系统进行技术性能和经济可行性分析和优化,通过模拟分析系统布局、为工作包分配工位的决策效果和随着时间的推移系统的指标,进而获得最优的系统性能指标;将系统布局、多种产品类型的工作包、工位的加工能力、缓冲区大小、产品路径、不同的控制策略和物资供应作为平台的变量进行优化,将动力系统行为、产品的分散决策因素以及工位加工能力与产品的需求相匹配,最后给出最优设计方案。