[发明专利]一种单边装配线的平衡控制方法

说明书

技术领域：

本发明属于自动化生产线技术领域，特别涉及单边生产流水线、单边装配线的平衡技术。 

背景技术：

装配线平衡问题(Assembly Line Balancing Problem，ALBP)是制造企业面临的一个重要问题。提高生产装配线中设施利用率能直接提高生产效率，将对企业经济效益产生直接影响。由于ALBP是一个典型的NP型组合优化难题，解决问题的复杂度随着任务数目的增加呈指数级数爆炸增长。因此，研究能在合理时间内求解大规模问题的算法至为重要。 

在美国专利(名称：Balancing workloads in an electronics assembly factory，专利号6829514)中，Julius等提出了通过使用混合整数线性规划法(MILP)优化产品装配线的方法，以平衡各工位的负载。在美国专利(名称：Assembly line balancer，专利号5177688)中，Rentschler和Stevens针对多边、混合品种装配线的进行任务分组，再进行装配线的平衡。在日本专利(名称：Line balancing method，专利号JP08-161405)中，Takeshi提出了一种装配线平衡方法。上述公开的专利主要是采用了基于规则的方法或者是采用了基于模型的精确求解方法，存在着求解精度不高或速度慢等特点。 

粒子群算法在搜索过程中根据种群社会经验和个体经验动态调 整搜索速度，搜索过程与算法复杂度相对简单，当前粒子群算法主要应用于连续优化问题，亦有逐渐向组合优化问题拓展趋势。但目前还未有针对单边装配线平衡设计问题的离散粒子群算法。 

发明内容

鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是针对单边装配线平衡问题的问题特征，同时考虑粒子群算法的算法机理，提出一种针对单边装配线第一类平衡问题的离散粒子群算法，以解决这类装配线的平衡和控制问题。 

本发明的目的是通过如下的手段实现的。 

一种单边装配线的平衡控制方法，在涉及第一类平衡问题的单边装配线上优化控制生产条件，以平衡各工位的负载，包含如下步骤： 

1)读入任务加工时间、任务先后约束关系条件； 

2)输入粒子数目n，节拍时间C、迭代次数generation_number、给定学习参数C₁、C₂、权重w、最优解集合G中个体数目NG； 

3)产生混合初始种群，产生初始随机速度； 

4)调用解码函数，计算初始种群适应度值，初始化全局最优粒子P_g与个体粒子最优经历值P_s，进入下一步； 

5)判断迭代次数是否达到预设代数generation_number，若未达到，进入下一步，若达到，退出，向调度设备发出控制平衡各工位指令； 

6)采用全局优化模型(A)、(B)产生各个粒子的新位置向量， 

V_s(t+1)＝wV_s(t)+C₁r₁(P_s-X₂(t))+C₂r₂(P_g-X_s(t))  (A) 

X_s(t+1)＝X_s(t)+V_s(t+1)，-V_max≤V_s(t+1)≤V_max  (B) 

N代表了每个解包含的任务变量个数；用X_s(t)表示第s个粒子在t时刻的位置向量；用P_s表示此粒子自身所经历的最优位置向量；用P_g表示此粒子群全体所经历的最优位置向量；同时第s个粒子在t时刻的飞行速度用V_s(t)表示，V_s(t)的维度为N，其中v_sj代表X_s(t)中第j维变量的速度；r₁和r₂为两个处于[0，1]之间的随机数；V_max表示粒子的最大飞行速度，限定了速度的取值范围，其中，V_s(t)中每一分量取值的最大值为当前维度(或当前任务排列序列处)可选任务集合的任务个数；C₁和C₂为粒子的学习常数。