[发明专利]一种基于仿真的多目标设备布局和生产排程协同优化方法

权利要求书

1.一种基于仿真的多目标设备布局和生产排程协同优化方法，其特征在于，获取厂房、设备、工件信息，对设备布局和生产排程进行协同建模，基于设备位置编号生成设备布局方案，设备布局方案生成步骤如下：

S1011、获取智能车间厂房及设备的面积并将相应的设备进行编号，抽象为矩阵形式表示：

X＝[X₁,X₂,X₃,…X_n]

其中，X为1×n矩阵，X_i表示矩阵第i个位置的设备编号；S为2×(n+1)矩阵，(S_xi,S_yi)分别表示第i个设备M_i作业区域的长和宽，(S_x(n+1),S_y(n+1))表示生产车间中给出的可用于产线布局区域的总长度和总宽度；

S1012、根据矩阵X中的值及S中给出的设备长度和宽度，依次将其对应的设备从左上角开始按照行方向，左上角的位置(x₀,y₀)＝(0,0)，依次向右放置设备到给定的厂房区域中，放置后的设备位置矩阵用L表示如下：

其中，L为2×n矩阵，(x_i,y_i)表示第i个设备作业区域的中心位置；

S1013、计算任意两个设备间的搬运距离和空回行程距离；

构建基于完工时间、AGV搬运时间、AGV空回行程时间最小为目标的智能车间设备布局和生产排程协同优化仿真模型，考虑物料搬运中AGV的搬运时间和空回行程时间、工件的加工时间、工件的工艺路线，建立对应的生产排程策略，生产排程策略的生成步骤如下：

S1021、获取待加工工件的工序，建立工件工序和总工序之间的映射关系如下：

J＝[J₁,J₂,…J_m]

K＝[k₁,k₂,…k_m]

其中，J是一个1×m矩阵，表示由m个工件构成的工件集合，O是一个m×max{k_i}矩阵，表示工件工序集合，i∈{1,2,…m}，o_ij表示第i个工件的第j道工序所在的设备编号，Y为或2×N映射矩阵，该矩阵用来建立工件工序和总工序之间的联系；

S1022、将迭代得到的新的总工序序列按照映射矩阵Y所确立的映射关系映射为新的工序序列

S1023、获取工件的加工时间及将AGV的距离从至表转化为搬运时间从至表，记总工件数为m，抽象为矩阵形式；

S1024、通过优先规则实现并行机的分配问题，将各个规则封装到仿真模型中的程序模块中形成规则集，将其抽象为矩阵；

运行智能车间设备布局和生产排程协同仿真模型并计算相应目标参数值；构建基于设备位置序列和基于总工序序列的双层遗传算法对智能车间设备布局和生产排程协同优化的仿真模型进行优化，当优化算法为遗传算法时，根据当前目标参数的性能值，不断迭代寻找满足目标参数的最佳设备布局和排程方案。

2.根据权利要求1所述的基于仿真的多目标设备布局和生产排程协同优化方法，其特征在于，步骤S1013中，通过设备的位置、所在的轨道区域即可得到相应搬运距离从至表和空回行程距离从至表：

其中，D_ij,E_ij分别表示设备i和j之间发生物流搬运时的AGV搬运距离和AGV空回行程距离。

3.根据权利要求1所述的基于仿真的多目标设备布局和生产排程协同优化方法，其特征在于，步骤S1022中，按照设备编号依次将转化为各工件工序在设备上的加工顺序，形成各工件工序设备加工顺序表S。