精密注塑模具柔性制造生产智能调度研究

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1、精密注塑模具柔性制造生产智能调度研究第一章绪论1.1研究背景及研究意义我国是模具制造大国，随着十二五规划的不断推进，作为模具制造业的最重要组成部分，精密注塑模具行业的地位日益凸显。随着注塑模具产品层次的升级和研发方法的不断创新，传统的劳动密集型生产方法、刚性的生产模式和缺乏科学性的生产管理方式已经不适合模具制造业的新发展。而模具制造业本身具有的如按订单生产、产品品种多变、工艺及交货期的模糊性等特点，对模具行业的转型升级提出了更高的要求[1]。近些年来，随着数控系统、工业机器设备及系统、智能控制及计算系统和柔

2、性制造系统的有机结合与灵活应用，越来越多的注塑模具企业成功实现了转型升级。新的技术体系解决了很多传统生产实践中无法解决的难题，切实提高了模具的质量、降低了模具企业的生产成本，优化了生产格局。然而，在模具生产设备和技术高速发展的同时，生产调度管理的升级却显得滞后，如今产品种类日益多样化，很多企业普遍还是沿用传统的、依靠经验的调度方法，使得生产计划欠妥或者难以实现，面对突发的情况无法做出正确的响应，因此存在诸多问题，如产品的交货期拖延、生产资源浪费严重和生产效率低下等。因此，现代的调度研究必须建立在联系而又矛盾

3、的各个因素中，企业需通过运用智能调度方法扩充产能、提高效益和降低成本[2,3]。.......1.2国内外研究现状Der-FangShiau等（2008）[11]以比例柔性流水车间（ProportionalFlexibleFloe，简称ulti-PSO）来优化总加工时间这一目标，改进算法通过引入选择机制加速收敛，同时加入一个外部扰动来跳出局部最优。Rong-Hization，简称EACO）。该算法通过修改状态转移规则，找到最短操作时间窗口，并为每条路线的节点分配权值，提高蚂蚁找到在可行节点的可能性。MinD

4、ai等（2013）[16]提出了一种改进的遗传模拟退火算法（ImprovedGeicAnnealingAlgorithm，简称IGAA）。它在遗传算法（GeicAlgorithm，简称GA）的基础上结合了模拟退火算法（SimulatedAnnealingAlgorithm，简称SAA）的收敛优势，并引入一种激素调制机制，实现柔性流水作业调度（FlexibleFlo，简称BA）是英国剑桥大学的Xin-SheYang教授近年来研究出的新型工程优化算法，相对于其他智能优化算法，蝙蝠算法在单峰函数和多峰函数都展现了

5、其独特的全局寻优能力[27,28]。同时该算法能对种群中每个个体实施操作，符合柔性生产线的调度条件，只要结合适当的编码方式，便能给出问题的调度解决方案。为了让蝙蝠算法具有数学意义[29]，并使其很好地与实际工程结合，可对蝙蝠的寻优行为设置以下理想化约束：（1）所有蝙蝠都运用回音定位原理判断自身与目标或障碍物的距离，并运用特殊的方法感知飞行目标和障碍物的区别；（2）蝙蝠发出的声响按照某种规律进行变化，变化范围从最大响度maxA至最小响度minA；....2.2蝙蝠算法的马尔科夫链分析作为新型的智能仿生算法，蝙

6、蝠算法有着其独特的优点，但同时对比其他智能优化算法，蝙蝠算法也有其局限性，如算法存在随机因素导致算法的不稳定、容易出现震荡、收敛到全局最优解缓慢等[31]。本章通过对蝙蝠算法进行马尔科夫链分析，找出了蝙蝠算法的全局搜索公式中的种群规模m、惯性权重3R的智能标签RFID芯片安装于加工工件上以标示模具制造消息和18台对应RFID阅读器。在设计模块，公司采用UG和AutoCAD作为三维和二维建模设计软件，负责工件图纸的输出。在编程模块，根据输出图纸对工件进行C加工编程，采用的软件为ProMill，软件将编好的加工

7、刀路的数据打包传输到相应机床，生成程式单作为输出，供工件加工调用。在物料管理模块，公司采用SAP系统实现对工件的材料、数量和单价等信息进行管理，输出每个工件的条形码，并能导出物料清单（BillOfMaterial，简称BOM）。在调度模块，公司通过条形码和RFID芯片记录工件的加工工时和加工情况等信息，并分别通过StarBarCode系统和OBA的带AGV搬运行程的双目标调度方案。论文的主要工作如下：（1）通过对蝙蝠算法进行马尔科夫链的分析，找出在蝙蝠个体更新公式中比较重要的影响参数，对不同参数取值进行对比

8、，并与相关文献提出的理论进行比较，提出蝙蝠算法的改进策略。通过引入时间适应性权重和分组协同进化法则，对传统蝙蝠算法进行了改进，通过检测函数，验证改进后的分组蝙蝠算法的进步性，证明分组蝙蝠算法在高维数的复杂数学问题中有很好的寻优性能。（2）以加工总工时为目标，提出注塑模具柔性生产线的单目标调度问题，通过对生产线进行数学建模，对生产线的加工任务用基于矩阵的编码方式转化，通过改进蝙蝠算法对生产线单目标调度问题进行求解，