[发明专利]一种订单式机器人冲压单元排版选配与调度集成优化方法

说明书

本发明涉及一种订单式机器人冲压单元排版选配与调度集成优化方法。本发明提供了一种订单式机器人冲压单元排版选配与调度集成优化方法，采用即时订单配置方式对多个订单进行处理，根据订单交货期划分出多个调度节点，并建立数学模型；在此基础上，采用多层组合整数编码的方式进行编码；随后，按照分批原则进行加工；遵循最快到达搬运起点的启发式规则对机器人进行调度；然后，在考虑订单排样图选配约束、机器人调度约束和数控冲床换模约束的基础上，建立生产调度约束，应用群体智能优化算法对上述数学模型求解，以达到最小化生产成本目标函数、最小化订单的平均操作时间和最小化库存的优化目标。

技术领域

本发明涉及智能制造领域，更具体地涉及一种订单式机器人冲压单元排版选配与调度集成优化方法。

背景技术

在现代制造业中，冲压加工是一种重要的加工方式，全世界的钢材中有60％～70％是板材，其中大部分被用于冲压加工。冲压产品以其强度高、重量轻等优点被广泛用于家用电器、汽车、航空航天等工业领域，预计到2022年，全球金属冲压加工的产业值将超过1800亿美元。目前，数控冲床和机器人在钣金加工当中的应用越来越多，随着钣金加工产品需求的增加，生产规模的扩大，钣金加工生产调度与机器人制造单元调度的重要性日益凸显，一个合理的生产调度方案，可以有效地提高生产成本。

目前对于数控冲压生产的研究，主要研究如何排版，实现板材面积的最大利用，而企业中的阶段性冲压生产，其订单中的产品结构比例虽有变化，但生产的产品种类在很长一段时间内是相对固定的，所以在很长一段时间内所用的排样图种类是相对固定的。当新的订单出现后，只需要根据订单要求，从相对固定的排版之中合理选择排样图种类和数量即可，而不需要再重新根据新订单的产品结构比例再重新生成排样图，这样可以使板材面积浪费减少，而一个订单内所有排样图加工完成后的冗余零件可以放置到零件库中等待之后的订单使用，而且目前对于数控冲压生产的研究没有考虑机器人搬运顺序的调度策略，而在实际的冲压生产单元中已经引入了机器人进行搬运和上下料，所以如何将排版选配与机器人冲压单元生产调度集成优化亟需要解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种订单式机器人冲压单元排版选配与调度集成优化问题的解决方案。

一种订单式机器人冲压单元排版选配与调度集成优化问题的定义可描述为：首先，根据当前所有订单中所有产品钣金件的厚度、材料、尺寸和型号，预先进行排版，得到多件不同的排样图，然后根据每件排样图中的钣金件种类生成相对应的模具，并生成相对应的排样图编号和模具编号；然后给定多个待生产的订单，在满足生产系统约束的条件下，根据每个订单的交货期配置每个订单的生产阶段，并建立数学模型；随后，根据订单产品种类和数量以及构成每种产品所需钣金件的种类和数量，对每个订单进行排样图选配；根据每个订单的排样图选配结果，将待生产的排样图进行分批处理；根据批次形成不同作业，为每个作业在其对应的订单中安排加工顺序，并为每个作业选择数控冲床进行加工，然后为所有订单中的每个作业安排加工顺序；之后遵循最快到达搬运起点的启发式规则，从多台机器人当中，选择最快到达搬运点的机器人进行搬运；最后在考虑订单排样图选配约束、机器人调度约束以及数控冲床换模约束的基础上，建立生产调度约束；最后，通过群体智能算法对该数学模型进行求解，以达到最小化生产成本目标函数、最小化订单的平均操作时间和最小化库存的优化目标。

为了实现上述目标，本发明所采用的技术方案主要包括以下过程：

步骤1、根据当前所有订单中所有产品钣金件的厚度、材料、尺寸和型号，预先进行排版，得到多件不同的排样图，然后根据每件排样图中的钣金件种类生成相对应的模具，并生成相对应的排样图编号和模具编号；

步骤2、根据每个订单的产品结构比例和交货期，采用即时订单配置方式为每个订单划分生产阶段、进行排样图选配和分批处理，具体包括以下步骤：

步骤I、根据订单的交货期先后顺序，生成一条订单顺序序列；