一种基于改进蚁群算法的维修拆卸序列规划方法.pdf

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1、工程ENGINEERING一种基于改进蚁群算法的维修拆卸序列规划方法MaintenanceDisassemblySequencingPlanningApproachBasedonanImprovedACOAlgorithm■夏坚/中国商飞上海飞机设计研究院四性与产品支援设计研究部摘　要：鉴于现有的蚁群算法用于维修拆卸序列规划时易受到初始序列的影响而陷入局部最优解的问题，本文根据维修拆卸的特点，基于DCPN模型构建了拆卸Petri网可达图，将拆卸序列规划问题转化为对Petri网可达图最优路径的搜索问题。同时以拆卸代价最小为目标，提出了一种适用于维修拆卸序列规划的蚁群算法，并以飞机前机身电

2、子设备舱设备作为典型实例，验证表明该方法准确有效。关键词：维修；拆卸序列规划；蚁群算法；Petri网可达图；着色Petri网；组合优化Keywords：maintenance；disassemblysequenceplanning；antcolonyoptimizationalgorithm；Petrinetaccessibilitygraph；DCPN；combinatorialoptimization[6-7]0引言序列。缺点是该算法容易受到初始径、顺序和时间；需要综合考虑维修资在产品寿命周期内，维修拆卸所需序列的影响，难以保证算法收敛到全局源（人员、工具）等影响因素。时间在维修工

3、时中占有相当大的比例，最优解。Petri网因具有完整的数学描述和[1]直接影响维修的效率和成本。在制约本文针对飞机机载设备的维修拆强大的过程建模能力而在拆卸建模领域维修效率的因素中，拆卸序列影响最大。卸，基于拆卸优先约束关系和着色Petri得到广泛应用。基于这些特点，本文建[8]因此，必须开展拆卸序列规划方法研究，网的(DCPN）模型，构建描述设备间立基于DCPN的拆卸模型，即DCPN以提高产品维修性设计的质量和效率。拆卸约束状态的Petri网可达图，利用蚁可达图模型，对维修拆卸序列进行研拆卸序列规划是在满足产品可拆卸群优化算法进行路径寻优，通过改进了究。利用拆卸优先矩阵(Disass

4、embly的前提下，为实现指定的拆卸目标，确局部信息素的更新方式，扩大了算法的PrecedenceMatrix，DPM)描述设备之间定产品中被拆卸对象的先后顺序。拆卸搜索范围，提高了算法的收敛速度，解的拆卸优先关系，基于DCPN的生成算序列规划的核心任务是搜索最优的拆卸决蚁群算法容易陷入早熟和局部最优解法获得DCPN模型，过程详见文献[8]。序列，是一个组合优化问题，属于离散的问题，实现了对飞机机载设备拆卸方由于DCPN有界，因此可以以可最优化范畴。目前，拆卸序列常用的求案的快速求解。达标识集作为节点集，以标识之间的直[2-5]解方法是基于图的方法，通过对图接可达关系，Petri网变迁

5、为弧集构建有的搜索得到拆卸序列。尽管基于图的方1基于DCPN的拆卸模型向图，即Petri网的可达图。通过可达法可为产品的拆卸提供思路,但在求解飞机机载设备的拆卸过程其实是设图可以分析这个系统的状态变化和变迁最优拆卸序列问题上尚待深入研究。而备之间的拆卸约束关系随拆卸操作而不发生序列的情况，从而得知系统的动态蚁群算法具有并行计算能力强、全局搜断变化的过程。机载设备的维修拆卸特性质。DCPN可达图的结构特征以及对[8]索能力强、适应性强的特点，广泛应用点包括拆卸方向可能不唯一（属于典型应的物理意义包括4方面。于组合优化领域，能有效避免拆卸序列的m维拆卸）；设备的形状和位置，以1）反映了拆卸

6、某个空间内所有设规划中组合爆炸的问题，得到最优拆卸及机体结构都直接影响设备拆卸的路备时，CPN标识的变化过程。航空维修与工程2013/452AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn2）有且只有1个源节点，对应着迁Td3，即沿着x方向拆下设备3，便可其中，N为节点数，di,j表示节点i拆卸开始时的初始标识。到达节点6，即设备3沿x方向拆卸后到j有无变迁触发，具体为3）有1个或多个死节点，对应着的约束状态；图3表示了这一约束状态0Ljiڟj࿮Վദة݀dij=iLjj=0Lj1Lj2...N−1拆下所有设备时的状态标识。的转换过程

7、。1LjiڟjᆶՎദة݀4）拆卸序列表示拆卸的先后顺序，根据拆卸目标设备的拆卸操作所对当i=j时dij=dji=0。具有不可逆性，故网不可逆，可达图为应的变迁，可以确定该变迁触发后网所2.2拆卸路径生成有向无环图。处的状态，即可达图中以该变迁为输入由于路径生成是从Petri网可达图的在DCPN中，可达标识集表示了设弧的所有节点。求出从起始节点到这些源节点开始到终结点结束，因此需首先备的约束状态，主要指设备的拆卸操作节点的路径，即为DCPN中变迁