一种变工艺驱动的装配产线资源匹配调度方法与流程

1.本发明属于产线资源匹配调度领域的一种生产设备资源调度配置方法，特别涉及一种变工艺驱动的装配产线资源匹配调度方法。


背景技术：

2.工艺变更下的混线生产模式，尤其是一些具有复杂结构、工艺频繁变动的精密产品制造生产，大量采用着离散型生产方式进行单元化的作业。对于这种工艺信息频繁变动的生产模式，非常需要时刻维持装配工艺信息与产线设计之间的联系，解决产运行过程中装配工艺信息向产线装配资源组织传递映射的问题，以支持装配产线持续运行作业，提高系统的柔性以及产线的效率。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决上述技术问题，提出一种变工艺驱动的装配产线资源匹配调度方法。本方法将已有的产线资源属性与装配工艺信息进行联系，使产线资源能够适应复杂多变的产线装配场景，对不同产线的组织、运行过程进行科学的指导和约束，从而充分发挥出变工艺制造系统运行灵活、柔性好的特点。
4.本发明所采取的技术方案为：
5.s1、构建产线装配资源搜索模型，对不同的装配任务通过产线装配资源搜索模型从产线装配资源池中筛选出符合装配工艺需求的备选产线装配资源集；
6.所述的产线装配资源池是由数个产线装配资源构成，所述的产线装配资源具体为制造设备等。
7.如图2所示，本发明所述的产线装配资源搜索模型是将产线装配资源的适用搜索过程分解为三个层次，分别为产线装配资源功能维度匹配、产线装配资源运行状态维度匹配、产线装配资源对象接口属性匹配，共同构成产线装配资源多维度适用性匹配，筛选出满足装配工艺装配功能需求的产线装配资源备选构型集。
8.s2、在得到备选产线装配资源集的基础上，按照装配工艺顺序如串联、并联等基本的逻辑连接形式将产线装配资源进行组织构建，形成所有可能的产线装配资源构型的方案；
9.s3、建立产线装配资源组合构型工艺性能评价模型，对所有可能的产线装配资源构型进行多属性评价，选取确定出产线装配资源组合性能最优状态下的产线装配资源构型，按照产线装配资源构型对进行装配产线资源调度。
10.具体地，本发明在所述s1中，将产线装配工艺需求和产线装配资源匹配搜索功能分为产线装配资源功能维度匹配、产线装配资源运行状态维度匹配、产线装配资源接口属性匹配、产线装配资源多维度适用匹配四个部分；
11.先将产线装配资源池通过产线装配工艺需求、装配功能维度的属性匹配搜索筛选出获得符合装配工艺基本功能属性信息匹配的产线装配资源，作为初步的备选产线装配资
源集；然后经由装配工艺状态需求和产线装配资源运行状态维度的属性匹配剔除掉在当前备选产线装配资源集中产线运行周期处于“故障”、“维修”和“失效”等状态的备选产线装配资源，接着经由装配工艺输入输出工艺需求和产线装配资源接口的属性匹配再次筛选获得满足功能输入输出类型相同并且工艺要求满足资源需求阈值的产线装配资源作为备选产线装配资源集，最后由产线装配资源多维度适用匹配，根据预设的产线装配资源综合匹配度阈值，筛选出满足阈值的产线装配资源备选构型集con
rs
。
12.所述的s3中，设置备选产线装配资源组合构型，将各备选产线装配资源组合构型与备选产线装配资源集中提取出的最优构型序列、最差构型序列对应的组合构型进行综合比较，得到产线装配资源构型的评价参数。
13.所述s3具体为包括：
14.s31、建立产线装配资源构型工艺性能评价的属性，依据粗糙集理论由产线装配资源构型的属性划分出条件属性集c和权重属性集d，其中，条件属性集c 表示产线装配资源组合构型中装配工艺性能构成的条件属性集，权重属性集d 表示权重度结果构成的权重属性集；
15.具体实施中的产线装配资源组合构型工艺性能包括：工作时间t、工艺性能a、运行可靠性r、工艺成熟性f、运行成本c。
16.s32、资源构型工艺性能评价值离散化：
17.采用离散化规则将产线装配资源组合构型中装配工艺性能所含有的连续性的评价参数进行离散化处理，获得离散化后的评价参数；
18.所谓离散化处理，即将原本连续的评价参数按其所属的区间位置归类到离散的数值中，例如1.2∈区间[1，2),离散为2。此处采用的具体离散处理方式请参见表2。
[0019]
s33、评价属性约简：
[0020]
对于离散化后的评价参数，去除掉重要性参数小于预设的重要性阈值的条件属性；
[0021]
s34、对不同逻辑结构下备选产线装配资源构型评价参数的量化计算和归一化处理：
[0022]
将产线资源组织构型分为串联构型和并联构型，串联构型是指将产线装配资源采用串联方式进行组织配置，并联构型是指将产线装配资源采用并联方式进行组织配置；
[0023]
选择串联构型和并联构型之一，根据产线装配资源构型工艺性能评价体系对各串联构型和并联构型下对应的评价参数设计不同的计算方法进行计算，并将计算后的各评价参数值进行归一化处理，以对各评价参数的量纲进行统一；步骤s31-s33为构型组合之前个体的评价指标计算，在本步骤中计算整体的评价指标并归一化去除构型长短的影响。
[0024]
s35、确定各评价参数的综合权重：
[0025]
按照以下公式计算得到属性的综合权重：
[0026]
cλj＝θ*sλj (1-θ)*oλj[0027]
其中，cλj表示第j个评价参数的综合权重，θ表示权重系数，θ∈[0,1]，sλj表示第j个评价参数的客观权重，利用熵值法确定；oλj表示第j个评价参数的预设权重；
[0028]
s36、在每个产线装配资源构型的评价参数中，分别选出各评价参数最优的产线装配资源构型，并获得最优产线装配资源构型的评价参数集合配资源构型，并获得最优产线装配资源构型的评价参数集合以及
各评价参数最差产线装配资源构型，并获得最差产线装配资源构型的评价参数集合x＝(x1,x2,x3,x4,x5)，分别表示最优产线装配资源构型的五个评价参数，x1,x2,x3,x4,x5分别表示最差产线装配资源构型的五个评价参数；
[0029]
将每一个产线装配资源构型依次作为备选产线装配资源构型，将备选产线装配资源构型与最优产线装配资源构型、最差产线装配资源构型进行比较，建立起装配工艺需求与产线装配资源之间的对应关系：
[0030][0031]
其中，score()表示第i个产线装配资源构型的评价结果，arci表示第i 个产线装配资源构型，xi表示第i个产线装配资源构型；表示第i个产线装配资源构型和最优产线装配资源构型之间的评价函数；ij均表示产线装配资源构型的序号，l-(xi,x)表示第i个产线装配资源构型和最差产线装配资源构型之间的评价函数；
[0032]
评价函数计算为：
[0033][0034]
评价函数l_(xi,x)计算为：
[0035][0036]
其中，x
ij
表示第i个产线装配资源构型下的第j个评价参数，表示最优产线装配资源构型的第j个评价参数，xj表示最差产线装配资源构型的第j个评价参数；
[0037]
s37、从所有产线装配资源构型中选取出评价结果score最高的产线装配资源构型作为最终最优的产线装配资源构型。
[0038]
在进行步骤s36之前去除与实际需求无关或重要性低于预设阈值的属性，减少数据分析处理的计算量。
[0039]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0040]
1)本发明方法通过装配工艺资源需求和产线装配资源的匹配搜索方法和产线装配资源构型的多属性评价方法在不同产线、装配工艺之间建立起的资源匹配对应关系，使产线装配资源的组织形式更适合装配需求，从而提高了产线装配资源利用效率提高了装配工艺生产效率。在多产线尤其是变工艺驱动的装配产线生产中，本方法可以解决装配工艺变动情况下装配资源逻辑组织形式的快速分配协调问题，实现工艺变更下装配产线的快速变更与构建。
[0041]
2)本发明方法使得原本模糊的偏经验的产线装配资源搜索过程更加清晰、合理，可以快速得到符合装配工艺需求的产线装配资源信息，保障了变工艺生产方式中对装配工艺资源需求的产线装配资源适用匹配效率的需求。
[0042]
3)本发明方法在众多产线装配资源协同运行的环境下，通过对不同组织构型进行评价，为产线装配资源组织结构的选取提供了科学的、全面的数据支持，得到产线装配资源组合性能最优目标下的产线装配资源组织结构。提高了产线装配资源组织结构的质量，保证了据此设计的装配工艺在时间、安全、成本等方面的优越性。
附图说明
[0043]
图1为本发明的变工艺驱动的装配产线资源匹配调度方法示意图；
[0044]
图2为本发明的装配工艺资源需求和产线装配资源匹配搜索流程。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图说明为本发明作详细说明。
[0046]
如图1所示，本发明的实施例及其实施工作过程包括以下步骤：
[0047]
s1、构建产线装配资源搜索模型，对不同的装配任务，通过产线装配资源适用匹配从产线装配资源池中筛选出符合待匹配装配工艺需求的备选产线装配资源集。
[0048]
具体地，将产线装配工艺需求和产线装配资源匹配搜索功能分为产线装配资源功能维度匹配、产线装配资源运行状态维度匹配、产线装配资源接口属性匹配、产线装配资源多维度适用匹配四个部分。
[0049]
经由装配工艺需求和产线装配资源的装配功能属性匹配搜索得到符合装配工艺基本功能属性信息匹配的产线装配资源，
[0050]
将其作为初步的备选产线装配资源集、经由装配工艺状态需求和产线装配资源运行状态属性匹配剔除掉在当前备选产线装配资源集中产线运行周期处于“故障”、“维修”和“失效”等状态的备选产线装配资源、经由装配工艺输入输出工艺需求信息和产线装配资源接口属性信息匹配再次筛选出满足功能输入输出类型相同并且工艺要求满足资源需求阈值的产线装配资源作为备选产线装配资源集、最后由产线装配资源多维度适用匹配，
[0051]
设定产线装配资源综合匹配度阈值，筛选出满足阈值的产线装配资源备选构型集con
rs
＝{}。
[0052]
s2、在得到备选产线装配资源构型集的基础上，按照一定的装配工艺顺序，通过如串联、并联等基本的逻辑连接形式将产线装配资源进行组织构建，形成可能的产线装配资源构型方案。
[0053]
s3、依据粗糙集理论建立产线装配资源组合构型工艺性能评价模型，对产线装配资源构型进行产线装配资源构型多属性评价，通过选取不同的组织构型，确定出产线装配资源组合性能最优状态下的产线装配资源组织结构。
[0054]
步骤s3所述的产线装配资源构型多属性评价由以下几个步骤完成：
[0055]
s31、建立产线装配资源构型工艺性能评价的评价规则决策表。
[0056]
依据粗糙集理论由产线装配资源组合构型的属性划分出条件属性c和权重属性d，共同组成产线装配资源组合构型的工艺性能评价规则决策表。其中属性c＝{t,c,a,r,f}表示产线装配资源组合构型中工艺性能评价规则构成的条件属性集，属性d＝{d}表示评价策结果构成的权重属性集。
[0057]
s32、资源构型工艺性能评价值离散化。
[0058]
采用离散化规则将产线装配资源组合构型中工艺性能的评价规则所含有的连续性参数进行离散化处理。
[0059]
s33、评价属性约简。
[0060]
去除掉评价参数中相对重要性较低的条件属性。得到属性约减后的工艺性能决策表。
[0061]
s34、对不同逻辑结构下备选产线装配资源构型评价参数的量化计算和归一化处理。
[0062]
将备选产线资源组织构型分为，串联构型，并联构型。选择构型，根据产线装配资源组合构型工艺性能评价体系对各组织构型下对应的评价参数设计不同的计算方法。并将计算后的各评价参数值，进行归一化处理，对各评价参数的量纲进行统一。
[0063]
s35、确定各评价参数的综合权重。
[0064]
综合考虑主观权和客观权重，确定评价参数的权重值。利用熵值法确定客观权重sλj，并设定主观权重为oλj，将客观权重与主观权重结合起来得到属性的综合权重，如下式所示。
[0065]
cλj＝θ*sλj (1-θ)*oλjꢀꢀꢀ
(1)
[0066]
其中，cλj表示某项评价参数的综合权重，θ∈[0,1]表示主客观权重系数。
[0067]
s36、备选产线装配资源组合构型的评价结果计算，以最终的评价结果作为参数，建立起不同产线、装配工艺之间的资源匹配对应关系。
[0068]
在各产线装配资源构型评价值中，分别选出各项评价参数的最优评价值构成最优构型序列以及各项评价参数的最差评价值构成最差构型序列x＝(x1,x2,x3,x4,x5)。构建由式2所示的备选产线装配资源组合构型的评价方法。将备选产线装配资源组合构型与最优构型序列、最差构型序列对应的组合构型进行比较，建立起装配工艺需求与产线装配资源之间的对应关系。
[0069][0070]
其中与最优构型序列的差异可量化为式3。
[0071][0072]
与最差构型序列的差异可量化为式4。
[0073][0074]
如图2所示，本发明提出的一种装配工艺资源需求和产线装配资源匹配搜索方法，其特征是将产线装配资源的适用搜索过程分解为三个层次，分别为产线装配资源功能维度匹配、产线装配资源运行状态维度匹配、产线装配资源对象接口属性匹配，共同构成产线装配资源多维度适用性匹配，筛选出满足装配工艺装配功能需求的产线装配资源备选构型集。
[0075]
表2
[0076][0077]
上表2为本发明采用的一种产线装配资源组合构型的工艺性能评价离散化方法，对工艺性能决策表中的连续性数据进行处理，将其表示为离散化的数值。如工作时间原评价参数为0.2参照表中对应位置∈区间[0,1)，离散化处理后数值为1。