(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111381898.8 (22)申请日 2021.11.22 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212100 江苏省镇江市丹徒区长晖路 666号 (72)发明人 朱成顺　杨凯航　黄俣钧　赵乾宏　 吕珏　张辉　方喜峰　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 徐澍 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 119/06(2020.01) (54)发明名称 一种自动化混合流水线调度布局集成优化 方法 (57)摘要 本发明公开了一种自动化混合流水线调度 布局集成优化方法。 包括以下步骤： 步骤S1， 确定 的自动化混合流水线的基本布局参数信息和基 本调度参数信息， 步骤S2， 获取生产线集成优化 模型的约束条件， 建立以完工时间最小和生产线 能耗最小为目标的自动化混合流水线调度布局 集成优化模型； 步骤S3， 选择与目标函数相关联 的优化对象， 并设计一种关联性 混合编码方式的 染色体序列； 步骤S4， 由改进的多种群NSGA _II算 法对自动化混合流水线调度布局集成优化模型 进行求解并根据目标函数得到对应的适应度值， 最终根据优化的适应度值得到Pareto 最优解集。 权利要求书5页 说明书12页 附图5页 CN 114022028 A 2022.02.08 CN 114022028 A 1.一种自动化混合流水线调度布局集成优化方法， 其特征在于： 用于自动化混合流水 线中通过优化上料顺序、 各工位机床数量、 各工位机床类型顺序、 各工位机床间距， 求得完 工时间最小和生产线能耗最小的自动化混合流水线调度布局集成优化模型， 包括如下步 骤： 步骤S1、 根据实际场地空间和各设备尺寸确定的自动化混合流水线的基本布局参数信 息， 包括设备类型及其长度、 宽度， 各台设备距离的范围， 根据场地的长度、 宽度得出的各工 位并行机数量上限； 由生产纲领和工艺流程确定自动化混合流水线的基本调度参数信息， 包括工件的数量和种类， 生产线工位数量及各工位并行机数量下限； 步骤S2、 以自动化混合流水线的基本布局参数信息和基本调度参数信息， 结合各机床 设备工作过程中的加工时间、 能耗因素约束条件， 滑轨机械手在搬运过程中不同工况所需 考虑的移动速度、 移动距离、 能耗因素约束 条件， 工件对于机床设备和滑轨机械手的判断因 子因素约束条件， 并以完工时间最小和 生产线能耗最小为 目标函数， 建立自动化混合流水 线调度布局集成优化模型； 步骤S3、 选择与自动化混合流水线调度布局集成优化模型中目标函数相关联的优化对 象， 包括上料顺序、 各工位机床数量、 各工位机床 类型顺序、 各工位机床间距四部 分， 并设计 一种关联性混合编码方式由工件上料顺序、 各工位机床数量、 各工位机床 类型顺序、 各工位 机床间距四部分优化对 象组成的染色体序列， 根据实际解决的问题， 染色体序列中四部分 编码选择不同的编码方式和交叉变异方式； 步骤S4、 由多种群遗传算法结合第二代非支配遗传算法所改进的多种群NSGA ‑II算法 生成染色体编 码， 对自动化混合流水线调 度布局集成优化模型进 行求解并根据目标函数得 到对应的适应度值， 在多种群NSGA ‑II算法运行过程中对适应度值进行优化， 在算法终止 时， 最终根据优化的适应度值得到Pareto 最优解集。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤S1中确定所述根据实际场 地空间和 各设备尺寸确定的自动化混合流水线的基本布局参数信息， 和由生产纲领和工艺流程确定 自动化混合 流水线的基本调度参数信息， 包括： 设置工件集合为N＝{1,2, …,n}， i∈N， 其中i为工件， n为工件数； 工位集合为H＝{1, 2,…,h}， j∈H， 其中j为工位， h为工位数； 所有机床集合为M＝{1,2, …,m}， k∈M， 其中k为机 床， m为机床总数； 工位j上可供选取的并行机集合为Mj＝{1,2,…,mj}， 其中mj为工位j上的 并行机床数； 其中 yj为工位j上 各台机床中心点间的距离 。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤S2中所述各机床设备工作 过程中的 加工时间、 能耗因素约束 条件， 滑轨机械手在搬运过程中不同工况所需考虑的移动速度、 移 动距离、 能耗因素约束 条件， 工件对于机床设备和滑轨机械手的判断因子因素约束 条件， 包 括： 设置v1为滑轨滑轨机械手搬运工件时的移动速度， v2为滑轨滑轨机械手空载时的移动 速度； sj,i为工位j对应的滑轨机械手搬运工件i的次数； 为工位j对应的滑 轨机械手 取工 件i的次数； 为工位j对应的滑轨机械手第w次取工件i的起始机床序号， 为工位j对权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114022028 A 2应的滑轨机械手第w次取工件i的目标机床序号， 为工位j对 应的滑轨机械手第w次搬运 工件i的起始机床序号， 为工位j对应的滑轨机械手第w次搬运工件i的目标机床序号； dj,i,w为工位j对应的滑轨机械手第w次取工件i的移动距离， 为工位j对应 的滑轨机械 手第w次搬运工件i 的移动距离； Pi,k为工件i在机床k上的加工功率， 为机床k的待机功 率， Pj,i为工位j对应的滑轨机械手搬运工件i的运行功率， 为工位j对应的滑轨机械手 的空载功率； Ti,j,k为工件i的第j道工位在机床k上的加工时间； Kk,t为机床k第t次的开始加 工时刻； Jk,t为机床k第t次的结束加工 时刻； Fi,j为工件i的第j道工位的开始加工 时刻； Ci,j 为工件i的第j道工位的结束加工时刻； Wi,j,k＝1表示工件i的第j道工位在机床k上加工， 否 则为0； Ui,k,t＝1表示机床k第t次加工的工件为工件i， 否则为0； 表示工位j对应的滑 轨机械手第w次将工件i搬运到了下一工位, 表示工位j对应的滑轨机械手第w次将 工件i搬运到 了当前机床对应的缓存区； 所述各机床设备工作过程中的加工时间、 能耗因素约束条件， 包括： 其中， 各机床设备工作过程中的加工时间已知， 式(1)中MPE为机床加工能耗， 式(2)中 MWE为机床等待能耗； 所述滑轨机械手在搬运过程中不同工况所需考虑的移动速度、 移动距离、 能耗因素约 束条件， 包括： 其中， 式(3)为滑轨机械手取工件的移动距离的计算公式， 式(4)为滑轨机械手搬运工 件的移动距离的计算公式； 式(5)中RPE为滑轨机械手搬运能耗， 式(6)中RWE为滑轨机械手 空载能耗； 工件对于机床设备和滑轨 机械手的判断因子因素约束条件， 包括： 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114022028 A 3