一种装配单元的装调逻辑构建方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及单元生产制造技术领域，特别涉及一种装配单元的装调逻辑构建方法、装置及设备。

背景技术

随着市场需求瞬息万变、产品种类层出不穷、产品批量越来越小、产品生命周期不断缩短，传统的大批量生产模式已经无法适应当前的市场竞争，多品种变批量、面向订单的大规模定制生产模式越来越成为制造业发展的主流。单元制造系统是一种兼顾了刚性生产系统的高效率和柔性生产系统的高柔性的一种先进生产模式。通过各生产单元内制造资源的重构演进，能良好的适应多品种变批量的生产环境。

在面向导引头装调的企业车间生产中，由于导引头产品具有型号多、变批量等特点，不同的加工工序需要采用不同的设备进行装调，造成不同类型的产品要在不同种类设备间反复搬运，这大大增加了装调成本与装调时间。传统单元制造系统针对新类型产品，场地规划、布局设备需要随着变化，装配单元的装调逻辑的构建难度较大，给车间生产调度人员的工作带来了较高的压力。

发明内容

本发明实施例提供一种装配单元的装调逻辑构建方法、装置及设备，用以解决现有技术中针对新类型产品，装配单元的装调逻辑的构建难度较大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种装配单元的装调逻辑构建方法，包括：

根据待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量，获取第一编码序列；

将所述第一编码序列输入非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到所述装配单元的装调逻辑；

其中，所述装调逻辑包括所述待加工工件及其加工工序与所述设备的对应关系、所述设备的种类和数量与所述装配单元的对应关系。

进一步地，所述第一编码序列，包括：

和所述待加工工件及其加工工序与所述设备的对应关系相关的第一编码矩阵；以及

和所述设备种类及数量与所述装配单元的对应关系相关的第二编码矩阵。

进一步地，所述第一编码矩阵的行数由所述待加工工件的数量确定，所述第一编码矩阵的列数由所述待加工工件中最长的加工工序数确定。

进一步地，所述第二编码矩阵的行数由所述装配单元的数量确定，所述第二编码矩阵的列数由所述设备的种类数确定。

进一步地，所述将所述第一编码序列输入非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到所述装配单元的装调逻辑，包括：

将所述第一编码序列作为染色体进行初始化，得到第二编码序列；

将所述第二编码序列作为父代种群，采用自适应遗传算子对所述父代种群进行计算，得到子代种群；

将所述父代种群和所述子代种群合并，得到第一种群；

对所述第一种群进行帕累托非支配排序，得到帕累托前沿作为第二种群；

根据精英保留策略对所述第二种群进行处理，得到第三种群；

在当前的迭代次数大于预设次数时，解析所述第三种群，得到所述装配单元的装调逻辑。

进一步地，所述采用自适应遗传算子对所述父代种群进行计算，包括：

采用自适应算子计算所述父代种群的交叉概率和变异概率；

所述交叉概率的自适应算子为：

所述变异概率的自适应算子为：

其中，P

在所述父代种群的交叉概率满足第一预设条件的情况下，对所述父代种群进行交叉操作，在所述父代种群的变异概率满足第二预设条件的情况下，对所述父代种群进行变异操作。

进一步地，所述根据精英保留策略对所述第二种群进行处理，得到第三种群，包括：

计算所述第二种群中每一层的帕累托前沿精英解的第一数量；

计算所述第二种群中每个个体的拥挤度；

根据所述第一数量和所述拥挤度，确定第三种群；

其中，所述第三种群的个体数量为所述第二种群个体数量的一半。

本发明实施例还提供了一种装配单元的装调逻辑构建装置，包括：

获取模块，用于根据待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量，获取第一编码序列；

计算模块，用于将所述第一编码序列输入非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到所述装配单元的装调逻辑；

其中，所述装调逻辑包括所述待加工工件及其加工工序与所述设备的对应关系、所述设备的种类和数量与所述装配单元的对应关系。

进一步地，所述计算模块，包括：

初始化单元，用于将所述第一编码序列作为染色体进行初始化，得到第二编码序列；

计算单元，用于将所述第二编码序列作为父代种群，采用自适应遗传算子对所述父代种群进行计算，得到子代种群；

合并单元，用于将所述父代种群和所述子代种群合并，得到第一种群；

排序单元，用于对所述第一种群进行帕累托非支配排序，得到帕累托前沿作为第二种群；

处理单元，用于根据精英保留策略对所述第二种群进行处理，得到第三种群；

解析单元，用于在当前的迭代次数大于预设次数时，解析所述第三种群，得到所述装配单元的装调逻辑。

本发明实施例还提供了一种装配单元的装调逻辑构建设备，包括：收发器、处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令；其特征在于，所述处理器执行所述程序或指令时实现如上所述的装配单元的装调逻辑构建方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的装配单元的装调逻辑构建方法的步骤。

本发明的有益效果是：

本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建方法，通过将根据待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量得到的第一编码序列，采用非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到装配单元的装调逻辑。本发明的方案能够为调度人员在进行工序调度安排构建逻辑单元前提供指导，降低装调时间和装调成本，提高装配单元装调逻辑的构建速度，提高生产效率。

附图说明

图1表示本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建方法的步骤示意图；

图2表示本发明实施例的装配单元的装调逻辑的构型示意图；

图3表示本发明实施例的本发明实施例的非支配遗传算法的流程示意图；

图4表示本发明实施例的待加工工件在每个装配单元中的移动路线多叉树示意图；

图5表示本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建装置的结构示意图；

图6表示本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明针对现有技术中针对新类型产品，装配单元的装调逻辑的构建难度较大的问题，提供一种装配单元的装调逻辑构建方法、装置及设备。

如图1所示，一种装配单元的装调逻辑构建方法，包括：

步骤101，根据待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量，获取第一编码序列；

步骤102，将所述第一编码序列输入非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到所述装配单元的装调逻辑；

其中，所述装调逻辑包括所述待加工工件及其加工工序与所述设备的对应关系、所述设备的种类和数量与所述装配单元的对应关系。

本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建方法，通过将根据待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量得到的第一编码序列，采用非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到装配单元的装调逻辑。本发明的方案能够为调度人员在进行工序调度安排构建逻辑单元前提供指导，降低装调时间和装调成本，提高装配单元装调逻辑的构建速度，提高生产效率。

可选地，所述第一编码序列，包括：

和所述待加工工件及其加工工序与所述设备的对应关系相关的第一编码矩阵；以及

和所述设备种类及数量与所述装配单元的对应关系相关的第二编码矩阵。

可选地，本发明一实施例中，所述第一编码序列为两个矩阵的形式，例如：

其中，矩阵[X

矩阵[N

本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建方法，通过将待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量之间的相互对应关系随机匹配成包括两个编码矩阵的编码序列，为装配单元的装调逻辑的构建提供了基础。

可选地，所述第一编码矩阵的行数由所述待加工工件的数量确定，所述第一编码矩阵的列数由所述待加工工件中最长的加工工序数确定。

本发明的一实施例中，X

可选地，所述第二编码矩阵的行数由所述装配单元的数量确定，所述第二编码矩阵的列数由所述设备的种类数确定。

本发明的一实施例中，N

可选地，所述将所述第一编码序列输入非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到所述装配单元的装调逻辑，包括：

将所述第一编码序列作为染色体进行初始化，得到第二编码序列；

将所述第二编码序列作为父代种群，采用自适应遗传算子对所述父代种群进行计算，得到子代种群；

将所述父代种群和所述子代种群合并，得到第一种群；

对所述第一种群进行帕累托非支配排序，得到帕累托前沿作为第二种群；

根据精英保留策略对所述第二种群进行处理，得到第三种群；

在当前的迭代次数大于预设次数时，解析所述第三种群，得到所述装配单元的装调逻辑。

可选地，将所述第一编码序列作为染色体进行初始化，包括：

遍历加工订单，对所述第一编码序列中的第一编码矩阵和第二编码矩阵进行随机赋值，得到经过初始化的第二编码序列。

本发明一实施例中，对于矩阵[X

本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建方法，通过对表示待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量之间的对应关系的编码序列初始化，得到包括两个矩阵的第二编码序列，为装配单元的装调逻辑的构建提供了基础。

可选地，所述采用自适应遗传算子对所述父代种群进行计算，包括：

采用自适应算子计算所述父代种群的交叉概率和变异概率；

所述交叉概率的自适应算子为：

所述变异概率的自适应算子为：

其中，P

在所述父代种群的交叉概率满足第一预设条件的情况下，对所述父代种群进行交叉操作，在所述父代种群的变异概率满足第二预设条件的情况下，对所述父代种群进行变异操作。

本发明一实施例中，所述第一预设条件为P

本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建方法，将父代种群与计算得到的子代种群合并得到第一种群，能够使得下一代的种群从双倍的空间中进行选取，从而保留了最为优秀的所有个体。

可选地，通过对第一种群执行帕累托非支配排序，得到帕累托前沿。本发明的实施例，通过帕累托非支配排序，得到均匀地分布于整个帕累托域内的种群个体，保证了种群的多样性。

本发明实施例的装配单元的装调逻辑的构型示意图如图2所示，圆形代表种类为第1种类的设备，正方形代表种类为第2种类的设备，三角形代表种类为第3种类的设备，正六边形代表种类为第4种类的设备，正五边形代表种类为第5种类的设备，星星图样代表种类为第6种类的设备。不同种类的设备被分配在不同的装配单元中。

本发明的实施例，通过精英保留策略，将每个帕累托层级中的精英解都进行保留，得到精度较高的优化结果。

可选地，所述根据精英保留策略对所述第二种群进行处理，得到第三种群，包括：

计算所述第二种群中每一层的帕累托前沿精英解的第一数量；

计算所述第二种群中每个个体的拥挤度；

根据所述第一数量和所述拥挤度，确定第三种群；

其中，所述第三种群的个体数量为所述第二种群个体数量的一半。

本发明一实施例中，采用改进的精英保留策略，对所述第一种群进行帕累托非支配排序，得到帕累托前沿作为第二种群，计算第二种群中每一层的帕累托前沿精英解，并计算第二种群中每个个体的拥挤度，确定数量为所述第二种群一般的第三种群。

需要说明的是，拥挤度越低则解越优。

其中，第二种群中每一层的帕累托前沿精英解通过下式计算：

n

i为非支配等级，n

本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建方法，通过精英保留策略将种群中的帕累托非支配排序得到每一层帕累托前沿中的精英解，提高了计算精度。

本发明实施例的非支配遗传算法的流程示意图如图3所示。先对待计算的输入，即第一编码序列进行初始化，得到父代种群；根据自适应遗传算子进行交叉和作变异操作，得到子代种群；将父代种群和子代种群进行合并，得到第一种群；对所述第一种群进行帕累托非支配排序，得到帕累托前沿作为第二种群；根据精英保留策略对第二种群进行处理，得到第三种群；此时判断当前迭代次数是否达到预设次数，在当前的迭代次数大于预设次数时，解析所述第三种群，得到所述装配单元的装调逻辑。

待加工工件的每个加工工序通过不同的装配单元中不同种类的设备进行加工。本发明一实施例中，待加工工件在每个装配单元中的移动路线多叉树示意图如图4所示。加工工序1只能在装配单元3和装配单元4中进行加工；加工工序2只能在装配单元2和装配单元3中进行加工；加工工序3只能在装配单元1和装配单元3中进行加工；而加工工序4只能在装配单元4中进行加工。

如图5所示，本发明实施例还提供了一种装配单元的装调逻辑构建装置500，包括：

获取模块501，用于根据待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量，获取第一编码序列；

计算模块502，用于将所述第一编码序列输入非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到所述装配单元的装调逻辑；

其中，所述装调逻辑包括所述待加工工件及其加工工序与所述设备的对应关系、所述设备的种类和数量与所述装配单元的对应关系。

本发明实施例的装配单元的装调逻辑构建装置，通过将根据待加工工件的数量、所述待加工工件的加工工序数、加工所述待加工工件的设备的种类和数量以及用于容置所述设备的装配单元的数量得到的第一编码序列，采用非支配排序遗传算法NSGA-II进行计算，得到装配单元的装调逻辑。本发明的方案能够为调度人员在进行工序调度安排构建逻辑单元前提供指导，降低装调时间和装调成本，提高装配单元装调逻辑的构建速度，提高生产效率。

可选地，所述计算模块502，包括：

初始化单元，用于将所述第一编码序列作为染色体进行初始化，得到第二编码序列；

计算单元，用于将所述第二编码序列作为父代种群，采用自适应遗传算子对所述父代种群进行计算，得到子代种群；

合并单元，用于将所述父代种群和所述子代种群合并，得到第一种群；

排序单元，用于对所述第一种群进行帕累托非支配排序，得到帕累托前沿作为第二种群；

处理单元，用于根据精英保留策略对所述第二种群进行处理，得到第三种群；

解析单元，用于在当前的迭代次数大于预设次数时，解析所述第三种群，得到所述装配单元的装调逻辑。

如图6所示，本发明实施例还提供了一种装配单元的装调逻辑构建设备，包括：包括收发机610、处理器600、存储器620及存储在所述存储器620上并可在所述处理器600上运行的程序或指令；所述处理器600执行所述程序或指令时实现上述应用于装配单元的装调逻辑构建方法。

所述收发机610，用于在处理器600的控制下接收和发送数据。

其中，在图6中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器600代表的一个或多个处理器和存储器620代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机610可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，用户接口630还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。

处理器600负责管理总线架构和通常的处理，存储器620可以存储处理器600在执行操作时所使用的数据。

本发明实施例还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的装配单元的装调逻辑构建方法的步骤。

其中，所述处理器为上述实施例中所述的。。中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。

进一步需要说明的是，此说明书中所描述的终端包括但不限于智能手机、平板电脑等，且所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。

本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位里上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。

实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存储设备上)，并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。

在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成(VLSI)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。