基于费效模型的单元重构及优化.pdf

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1、研究与分析２０１５年第２期（第２８卷，总第１３６期）·机械研究与应用·基于费效模型的单元重构及优化周建伟，李翔，张雪丽（兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州７３００７０）摘要：制造系统的合理单元构建、单元间布局可以有效的提高制造系统的生产效率、缩短生产准备时间以及缩短交付期。本文研究多制造单元构成的制造系统在多工艺、多加工路径条件总费用最小化问题。首先采用自适应遗传算法的算子设计，对制作单元数及工件数进行有效编码；其次运用精英保留策略对以编码的多个制造单元进行优化重组，减少工件的跨单元次数，使其加工和运输成本达到最

2、优；最后应用模拟算例，验证模型和算法的有效性。关键词：单元制造；加工路径；费效模型；自适应遗传算法；精英策略中图分类号：ＴＰ１６５文献标志码：Ａ文章编号：１００７－４４１４（２０１５）０２－００２８－０４ＵｎｉｔＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＣｏｓｔ－ＥｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓＭｏｄｅｌＺＨＯＵＪｉａｎ－ｗｅｉ，ＬＩＸｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｕｅ－ｌｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎ

3、ｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｔｏｔａｌｃｏｓｔｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｔｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｉｒｓｔ，ｃｏｄｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｕｎｉｔｓａｎｄａｒｔｉｆａｃｔｓｕｓｉｎｇｏｐｅｒａｔｏｒｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏ

4、ｒｉｔｈｍ；Ｓｅｃｏｎｄ，ｅｌｉｔｅｒｅｓｅｒｖｅｄｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇｍｕｌｔｉｐｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｕｎｉｔａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆａｃｒｏｓｓｃｅｌｌｏｆｔｈｅａｒｔｉｆａｃｔｓ，ｓｏａｓｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｃｏｓｔ；Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．

5、Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｅｌｌｕａｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｍａｃｈｉｎｉｎｇｐａｔｈ；ｃｏｓｔ－ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｍｏｄｅｌ；ａｄａｐｔｉｖｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ；Ｅｌｉｔｉｓｔ０引言同作用的结果，笔者综合考虑多个工件的加工批量、当产品的品种和批量发生变化时，如何在原有的单位加工时间、单位加工成本、单位运输时间；不同路制造环境中通过适当的调整和规划形成一个新的制径下工件的加工工艺流程、单元间的运输成本等因造系统，来满足产品多样化的要求，是当今制造企业素，以加工成本和运输成本最小化为目标，研究多

6、制所面临的一个重要问题。可重构制造系统正是在这造单元构成的制造系统在多品种多路径制造环境下种需求下应运而生的，ＫｏｒｅｎＹ教授首先较全面的提制造单元的优化组合问题。［１］出了可重构制造系统的概念。国内外学者先后对１费效模型构建可重构制造系统的组成、特点、功能等方面进行了一１．１基本参数说明定的研究。ＴａｎｇＬｉ进行了基于零件族的可重构制造Ｐ：设备总数；ｉ：设备ｉ＝１，２，…Ｐ；Ｍ：工件种类总系统组态设计与重构方面的研究。ＦａｉｓａｌＨａｓａｎ等对数；Ｎｎ：工件ｎ的数量；Ｎｎｒ：工件ｎ在路径ｒ上的数涉及多个零件族的可

7、重构制造系统服务水平的性能量；Ｒｎ：工件ｎ可能采用的加工路径数；ｒ：路径；Ｃｍａｘ：指标进行了研究，窦建平等依据图论的方法对单件产单元总数；ｃ：单元；Ｓｎｒ：工件ｎ选用ｒ加工路径时所采品单生产线下的可重构制造系统进行了研究，Ｄｅｉｆ用的设备集合；Ｎｃ：单元内允许的最大设备数；ＡｎｒＳｎｒｉ：Ａｈｍｅｄ从可重构能力和重构成本的角度对可重构制工件ｎ采用第ｒ条加工路径时在制造设备Ｓｎｒｉ上的单造系统组态布局进行了相关研究，ＰａｏｌｏＲｅｎｎａ对可位加工成本；ＱｎｒＳｎｒｉ：工件ｎ采用第ｒ条加工路径时在重构制造系统的产能重

8、新配置与管理进行了研制造设备Ｓｎｒｉ、Ｓｎｒ（ｉ＋１）间的单位运输成本；γ：单元间的［２－６］究。可重构制造单元作为可重构制造系统的重单位运输费用；ＥｎｒＳｎｒｉ：工件ｎ采用第ｒ条加工路径时要组成部分，它的性能好坏对制造生产有着极其重要在制造设备Ｓｎｒｉ上的单位加工时间；ＧｎｒＳｎｒｉ：件ｎ采用的影响。第ｒ条加工路径时在制造设备Ｓｎｒｉ、Ｓｎｒ（ｉ＋１）间的