(19)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 202210616700.8 (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510062 广东省广州市越秀区东 风东 路729号 (72)发明人 张定　裴瑜　罗毅　刘强　 (74)专利代理 机构 佛山市禾才知识产权代理有 限公司 4 4379 专利代理师 朱培祺　张晓婷 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 30/06(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) (54)发明名称 一种频繁换产的3C产品装配线最小重构优 化方法及系统 (57)摘要 本发明涉及3C产品装配线重构优化领域， 尤 其涉及一种频繁换产的3C产品装配线最小重构 优化方法及系统， 其中方法包括步骤S1： 构建两 级优化模型； 步骤S2： 设定相关参数； 步骤S3： 接 收不同的产品订单， 在订单调度层内调整最优的 订单顺序； 步骤S4： 在产线重构层的每个子系统 内， 子系统的线平衡和缓冲区同时对每个订单进 行优化设计； 步骤S5： 以最小代价确定装配线的 重构方案， 并判断进化代数是否被超越； 步骤S6： 订单调度层重新调整订单顺序， 配置新的偏差 值， 并保留重构成本最小的目标值， 随后再次进 行产线的重构设计， 如此迭代； 步骤S7： 判断迭代 次数是否大于设定值， 若小于设定值， 则返回步 骤S4； 否则， 输出最终的重构方案， 结束 优化。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114841466 A 2022.08.02 CN 114841466 A 1.一种频繁换产的3 C产品装配线最小重构优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1： 构建两级优化模型， 两级优化模型包括处于上层的订单调度层和处于下层的 产线重构层； 步骤S2： 设定总目标值T0、 允许的偏差 和子系统目标值 (j＝1,2, …,J)， 同时设 定上层的迭代次数和下层的进化代数； 步骤S3： 接收不同的产品订单， 在订单调度层内调整最优的订单顺序； 步骤S4： 在产线重构层的每个子系统内， 针对上层分发的订单， 子系统 的线平衡和缓冲 区同时对每个订单进 行优化设计， 并在该设计优化过程中， 不考虑同级子系统之 间联系， 每 个子系统进行独立优化； 步骤S5： 以最小代价确定装配线的重构方案， 并判断进化代数是否被超越， 如果被超 越， 则返回重构成本 到上层； 如果没有， 则继续进行优化配 置； 步骤S6： 订单调度层根据下层的响应 重新调整订单顺序， 配置新的偏差值， 并保留 重构成本最小的目标值， 随后将订单再次分发到产线重构层进行产线的重构设计， 如此迭 代； 步骤S7： 判断迭代次数是否大于设定值， 若小于设定值， 则返回步骤S4； 否则， 输出最终 的重构方案， 结束优化。 2.根据权利要求1所述的一种频繁换产的3C产品装配线最小重构优化方法， 其特征在 于， 所述订单调度层的数 学模型表示 为： 其中T0为原始问题的目标值， RC0为上层系统级的响应， 即所有订单的总重构成本和生 产成本， 为允许的偏差 。 3.根据权利要求2所述的一种频繁换产的3C产品装配线最小重构优化方法， 其特征在 于， 所述产线重构层的数 学模型表示 为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114841466 A 2其中 表示上层系统级设定给第j个子系统的目标值； 表示第j个子系统的响应 值， 即计算所得的重构成本； TCj表示第j个子系统的延迟惩罚或者存储成本； i＝1,2, …,Nj 表示第j个子系统内的工作站索引； ch表示第j个子系统内第h重新配置类型的变更成本； cb 表示缓冲区的配置成本； qijh表示决策变量， 如第j 个子系统的第i个工作 站出现h重构类型； Bi表示第i个工作站后的缓冲区容量； y(k,i)表示决策变量， 如将第k个装配任务分给第i个 工作站； y(a,i)表示决策变量， 如将第a个装配任务分给第i个工作站； y(b,i)表示决策变 量， 如将第b个装配任务分给第i个工作站； a表示第a个装配任务； b表示第b个装配任务； tk 表示第k个任务的装配时间； Bmax表示最大缓冲区容 量。 4.根据权利要求3所述的一种频繁换产的3C产品装配线最小重构优化方法， 其特征在 于， 所述产线重构层还包括 随机动力学子模型， 所述 随机动力学子模型用于实现产线重构 时的性能评估， 其中性能评估 包括随机扰动和交付时间； 所述随机动力学子模型包括状态方程和输出 方程； 所述状态方程 为： 其中X(r)＝[x1(r),…,xN(r)]T， N为所有装配站点的数量， Y(r)＝y(r)是唯一的一个输 出， A和Bh是根据网络结构和时延数据确定的状态矩阵， W(r)＝[w1(r),…,wN(r)]T是在数字 孪生系统中实时检测到的扰动中断时间； 所述输出 方程为： 其中G是输出矩阵。 5.一种频繁换产的3C产品装配线最小重构优化系统， 其特征在于， 包括设备层、 控制层 和执行系统层， 所述设备层、 控制层和执行系统层之间通过指令下行与信息上行 的二分同 步技术， 实现数据和信息的互联互通； 所述执行系统层内存储有如权利要求1 ‑4任一项所述的一种频繁换产的3C产品装配线 最小重构优化方法。 6.根据权利要求5所述的一种频繁换产的3C产品装配线最小重构优化系统， 其特征在 于， 所述设备层包括虚拟数字装配线和物理实体装配线， 所述控制层包括控制网络和单元 控制系统， 所述执行系统层 包括制造执行系统、 数据分析中心和监控中心， 所述数据分析中 心内存储有如权利要求1 ‑4任一项所述的一种频繁换产的3C产品装配线最小重构优化方 法。 7.根据权利要求6所述的一种频繁换产的3C产品装配线最小重构优化系统， 其特征在 于， 所述二分 同步技术包括： 所述制 造执行系统通过工业以太网下发实际生产指令至所述 单元管控系统， 所述单元管控系统将所述生产指令转换为机器指令， 并将下发的所述机器 指令一分为二， 分别控制所述虚拟数字装配线和所述物理实体装配线， 所述虚拟数字装配 线生成的仿真数据和所述物理实体装配线生成的现场数据同步向上传递至所述数据分析 中心进行分析， 所述数据分析中心根据得到可用于制 造执行系统未来的决策支持信息， 并 发送至所述制造执 行系统进行决定 。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114841466 A 3