用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法技术

本发明专利技术公开了用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法，包括以下步骤：(1)构建以最小化拆卸深度、工作站数、工作站空闲时间均衡指标以及拆卸资源数量为目标的数学模型；(2)生成初始种群；(3)获取初始种群的邻域个体；(4)通过Pareto比较由所述邻域个体和种群个体组成的混合群体的目标函数值，更新种群并将Pareto较优解输出至外部档案；(5)对步骤(4)更新后的种群进行模拟退火操作得到新种群；(6)采用Pareto比较模拟退火操作后的种群和外部档案组成的混合群体的目标函数值，将Pareto较优解输出至外部档案；(7)按既定次数重复步骤(3)‑(6)；(8)输出外部档案中的Pareto较优解为拆卸任务分配方案。本发明专利技术实现简单、搜索能力较强。

【技术实现步骤摘要】
用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法
本专利技术涉及产品拆卸的
，具体而言，涉及用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，人民的物质生活水平也在不断提高，各种产品更新换代的速度也在不断增长，据统计，我国每年理论报废的家电量达到1亿到1.2亿台，并且还以平均每年20％的数量持续增长。如若直接将这些废旧产品进行填埋或焚烧，势必对环境造成恶劣的影响，更是一种资源的浪费。为使废旧产品对环境造成的污染最小化，并充分提取蕴含在废旧产品中的可再利用资源，就必须对废旧产品实施回收和再制造。拆卸是废旧产品实施回收和再制造的关键一环，为了适应大规模的拆卸生产，拆卸线成为各拆卸企业首选的拆卸生产模式。为了提高拆卸线的运作效率，就要尽可能使每个拆卸工作站的工作负荷尽可能饱满和均衡，因此，拆卸线平衡问题被提出和广泛研究。目前对拆卸线平衡问题的研究主要集中在单一直线型布局形式的完全拆卸线平衡问题上，单一直线型布局形式的完全拆卸线平衡问题研究的是如何将一种或多种待拆卸产品的一系列拆卸任务分配到以直线型布局形式布置的若干流水线工作站中去上，以满足一个或多个优化目标，但在实际拆卸企业中，不同产品的拆卸工艺流程相差较大，一般在不同的流水线中进行拆卸，并且为了提高拆卸收益、减少拆卸成本，废旧产品通常不是从整个产品到每一个零件进行完全地拆卸，而是根据产品本身的EOL(End-of-life，指产品寿命终止)状况及其各零部件的需求、危害性决定拆卸深度。一般来说，废旧产品中可用于再利用、再制造的零部件为需求零部件需要将其拆除，此外，出于对环境保护的考虑，有危害的零部件无论是用于再利用，再制造或是再循环都必须拆除，例如在拆卸废旧CRT(CathodeRayTube，指阴极射线管)电视机时，屏玻璃上因存在荧光粉物质，因此必须将其拆除，其它零部件可拆可不拆，在所要求拆卸的零部件全部被拆除后，剩余未拆卸的零部件将以一个整体的形式进入破碎分选阶段进行原材料的提取，因此，实际拆卸企业中通常采用不完全拆卸方式进行拆卸生产。为了提高工人工时利用率和拆卸效率，SedaHezer等人首次提出并行拆卸线平衡问题(ParallelDisassemblyLineBalancingProblem,PDLBP)，以最小化工作站数为优化目标，运用一种基于拆卸优先关系网络图的最短路径模型来求解。SedaHezer等人指出平行拆卸线在减少工作站空闲时间、减少开启的工作站数、减少拆卸工人数、减少线长以及提高生产效率上都较单一直线型拆卸线更占优势。并行拆卸线平衡问题与所研究较多的单一直线型拆卸线平衡问题一样属于NP-hard(NP全称为non-deterministicpolynomial，指非确定性多项式，NP-hard指所有NP问题都能在多项式时间复杂度内归约到的问题)组合优化问题，此类问题的求解复杂度随问题规模的增加而呈指数增长。SedaHezer等人运用一种启发式方法来求解PDLBP，虽然启发式算法简单易于实施，能较快获得较小规模问题的近优解甚至最优解，但在求解大规模问题时求解结果与理想情况相距甚远。目前，解决这类NP-hard组合优化问题常用元启发式算法，如遗传算法、模拟退火算法和蚁群算法等，但都存在如收敛性差、搜索时间长，求解质量较差等问题。因此，需要寻求一种更为高效的方法来求解PDLBP，以获得拆卸线的设置方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法，以获得更优的拆卸线的设置方案。为了实现上述目的，本专利技术提供了用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法。该用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法包括以下步骤：(1)构建以最小化拆卸深度、工作站数、工作站空闲时间均衡指标以及拆卸资源数量为目标的数学模型；(2)生成初始种群；(3)获取初始种群的邻域个体；(4)通过Pareto比较由所述邻域个体和种群个体组成的混合群体的目标函数值，更新种群并将Pareto较优解输出至外部档案；(5)对步骤(4)更新后的种群进行模拟退火操作得到新种群；(6)采用Pareto比较模拟退火操作后的种群和外部档案组成的混合群体的目标函数值，将Pareto较优解输出至外部档案；(7)按既定次数重复步骤(3)-(6)；(8)输出外部档案中的Pareto较优解为拆卸任务分配方案。本专利技术以拆卸生产实际为应用背景，在现有单一直线型拆卸线的基础上设计了并行不完全拆卸线，针对并行不完全拆卸线平衡问题，构建了以最小化拆卸深度，最小化工作站数、最小化工作站空闲时间均衡指标以及最小化拆卸资源数量为目标的多目标数学模型；创造性提出多目标混合群邻域搜索算法，即步骤三，不仅实现简单、搜索能力较强，并且通过引入模拟退火操作来进一步增强算法的全局寻优能力，以获得更优的求解效果。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来辅助对本专利技术的理解，附图中所提供的内容及其在本专利技术中有关的说明可用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法中并行拆卸线的示意图。图2为本专利技术的用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法中基于嵌入操作的邻域搜索的示意图。图3为本专利技术的用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法中基于交换操作的邻域搜索的示意图。图4为本专利技术的用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法中多目标混合群邻域搜索算法的流程图。图5为本专利技术实施例1的废旧电冰箱的拆卸任务优先顺序关系图。图6为本专利技术实施例1的废旧电视机的拆卸任务优先顺序关系图。图7为本专利技术实施例1中采用解序号为1的Pareto较优解方案得到的作业分配图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本专利技术。在结合附图对本专利技术进行说明前，需要特别指出的是：本专利技术中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。此外，下述说明中涉及到的本专利技术的实施例通常仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。关于本专利技术中术语和单位。本专利技术的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。拆解企业通过不同渠道回收的产品种类各不相同，但这些产品需要进行统一拆卸，现有拆卸线布局形式都是同一种类的产品在单独的直线型流水线上进行拆卸，然而通过实地调研我们发现，单条拆卸线上的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法，包括以下步骤：/n(1)构建以最小化拆卸深度、工作站数、工作站空闲时间均衡指标以及拆卸资源数量为目标的数学模型；/n(2)生成数量为Pop_num的初始种群；/n(3)获取种群的邻域个体；/n(4)通过Pareto比较由所述邻域个体和种群个体组成的混合群体的目标函数值，更新种群并将Pareto较优解输出至外部档案；/n(5)对步骤(4)更新后的种群进行模拟退火操作得到新种群；/n(6)采用Pareto比较模拟退火操作后的种群和外部档案组成的混合群体的目标函数值，将Pareto较优解输出至外部档案；/n(7)按既定次数重复步骤(3)-(6)；/n(8)输出外部档案中的Pareto较优解为拆卸任务分配方案。/n

【技术特征摘要】
1.用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法，包括以下步骤：
(1)构建以最小化拆卸深度、工作站数、工作站空闲时间均衡指标以及拆卸资源数量为目标的数学模型；
(2)生成数量为Pop_num的初始种群；
(3)获取种群的邻域个体；
(4)通过Pareto比较由所述邻域个体和种群个体组成的混合群体的目标函数值，更新种群并将Pareto较优解输出至外部档案；
(5)对步骤(4)更新后的种群进行模拟退火操作得到新种群；
(6)采用Pareto比较模拟退火操作后的种群和外部档案组成的混合群体的目标函数值，将Pareto较优解输出至外部档案；
(7)按既定次数重复步骤(3)-(6)；
(8)输出外部档案中的Pareto较优解为拆卸任务分配方案。


2.根据权利要求1所述的用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法，其特征在于：步骤一中的数学模型如下：
目标函数：F＝min[f1，f2，f3，f4]
f1为最小化拆卸深度函数：
f2为最小化开启的工作站数函数：
f3为最小化工作站空闲时间均衡指标函数：
f4为最小化拆卸资源数量函数：
上述公式中，l为拆卸线编号，l∈{1,2}；i为拆卸任务编号；Nl为拆卸线l上的拆卸任务数量，k为工作站编号，k∈{1,2,…,K}，K为工作站数量；xilk＝1表示拆卸线l中的拆卸任务i被分配到工作站k中，否则xilk＝0；Zk＝1表示工作站k开启，否则Zk＝0；CT为并行拆卸线的节拍时间；til为拆卸线l中拆卸任务i的作业时间；r为拆卸资源种类编号；R为拆卸资源种类数量；Mrk＝1表示拆卸资源种类r被分配至工作站k中，否则Mrk＝0。


3.根据权利要求2所述的用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法，其特征在于：步骤(1)在以下约束条件下进行：
(1)拆卸任务不可分，每项拆卸任务只允许被分配到一个工作站中；
(2)有危害的零部件必须被拆除；
(3)有需求的零部件必须被拆除；
(4)分配至每个工作站中的所有拆卸任务的时间之和不能超过预定节拍时间；
(5)每条拆卸线上的拆卸任务的分配须遵循每种产品各自的拆卸优先顺序；
(6)若拆卸线上某一任务被执行，则该任务的紧前任务也必须被执行；
(7)工作站按顺序开启，不存在未分配任务的空工作站；
(8)若使用某一资源的拆卸任务被分配至工作站中，则相应地该工作站必须配备该资源。


4.根据权利要求1所述的用于拆卸废旧产品的并行不完全拆卸线的设置方法，其特征在于：步骤(2)的具体流程如下：
Step1：针对每一个当前种群个体pop_num，根据拆卸线I和拆卸线II上所拆卸产品各自的作业优先关系矩阵P1和P2，分别找出所有拆卸任务中紧前作业为空或紧前作业已被分配的作业，也即分别找出P1和P2中所有列元素之和为0所在列所对应的任务，组成待分配任务集C；
Step2：在待分配任务集C中随机选择一项拆卸任务i分配到当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：张则强，朱立夏，管超，刘思璐，蒋晋，谢梦柯，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51