基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法技术

一种基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法，涉及拆卸线优化技术领域，主要包括以下步骤：收集拆卸线和拆卸任务信息、故障信息等数据，以最小化站点数量、空闲指数、零部件再制造价值指数、拆卸成本为目标，提出拆卸线平衡问题，并基于约束条件建立相应的目标函数；设置问题参数与算法参数和外部档案Q，并依照问题参数中待拆卸产品的优先关系，编码产生初始种群后迭代计算，并对初始种群中的个体依次进行交叉、变异操作，利用Pareto精英策略更新外部档案集，利用NSGA

【技术实现步骤摘要】
基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法


[0001]本专利技术涉及拆卸线优化
，具体是一种基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法。

技术介绍

[0002]循环经济因其对绿色可持续发展与和谐社会的潜在贡献而受到全世界的关注。再制造是废弃产品回收和循环利用的关键战略，可有效提高资源利用效率，减少资源浪费，实现清洁生产。拆卸是再制造过程的第一步，直接影响到再制造效率和退役产品的回收利用。拆卸线是处理大量废弃产品的最有效方法。与单件拆卸相比，拆卸线具有自动化和高效率的优势，被拆卸公司广泛用于回收大型退役产品。汽车制造业是金属资源消耗量最大的行业之一，从回收和再利用的资源中提取原材料可以显著改善环境。
[0003]汽车零部件行业推动了再制造退役产品的创新，减少了制造过程中对环境和社会的影响。与传统的拆卸线平衡问题不同，再制造拆卸线平衡问题旨在以最小的成本和环境影响获得高价值的汽车零部件。报废汽车数据中隐藏着大量不确定的故障信息和危险属性，与再制造拆卸线密切相关。在工程实践中，汽车发动机经常会出现老化、磨损和变形等多重故障。而这些故障模式与报废模式等信息之间也存在着复杂的耦合关系。多色集合理论是于2002年提出的一种信息处理工具。在机械产品的概念设计中发挥作用，而且该方法很方便用于编程。然而，已有的多色集合理论主要侧重于产品设计方面，并未涉及退役产品。如汽车发动机经常会出现老化、磨损和变形等多重故障。这些故障模式与报废模式和其他信息之间也存在复杂的耦合关系。以往的研究并未考虑退役汽车发动机的多重故障对再制造拆卸线的影响，这种影响导致了拆解效率的降低。因此，基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法对报废汽车回收再利用具有重要意义。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供了一种基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法，多重故障信息也会反馈给设计方，以提高拆卸效率和设计决策，从而提高新一代产品或类似产品的拆卸性和再制造性，为提高拆卸效率和回收利用提供了一种新的拆线策略。
[0005]本专利技术的技术方案是，一种基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：以最小化站点数量、空闲指数、零部件再制造价值指数、拆卸成本为目标，提出拆卸线平衡问题，并基于约束条件建立相应的目标函数。
[0007]步骤S2：设置问题参数与算法参数和外部档案Q，并依照问题参数中待拆卸产品的优先关系，编码产生初始种群；
[0008]步骤S3：针对初始种群开始迭代计算，其中，对初始种群中的个体依次进行交叉、变异操作，更新操作后的种群，并利用Pareto精英策略更新外部档案集；
[0009]步骤S4：判断当前迭代次数是否超过最大迭代次数限制，若超过则利用NSGA
‑
II拥挤距离机制筛选出非劣解，并输出迭代结果，若未超过则记为完成一次迭代，并返回步骤S3继续迭代计算至符合输出条件。
[0010]本专利技术的技术效果是：
[0011](1)构建多色集方法求解多故障约束下再制造拆卸线，为提高拆解线效率和回收利用提供了一种新的拆解策略。多重故障信息也会反馈给设计方，以提高拆卸效率和设计决策，从而提高新一代产品或类似产品的拆卸性和再制造性。
[0012](2)为了将多重故障反馈到拆解线，建立了基于多重故障反馈和多色集的再制造拆解线数学模型，该模型在考虑部件故障信息的同时，对工位数量、平稳性和成本等指标进行了优化。
[0013](3)根据模型的特点，设计了一种改进的遗传算法来高效地解决问题。设计了两种不同的交叉操作，以确保优先约束、回收约束和危险约束得到满足，从而提高算法的效率。然后，引入干扰因子以降低陷入局部最优的总体概率。
[0014](4)选取了小、中、大三种不同规模的拆解案例来验证所提出的方法和算法，得到了多色集方法求解多故障约束下再制造拆卸线的方案。结果表明，所提出的方法可以提高拆卸效率，并且更符合工程实践。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0016]图1是为本专利技术的改进遗传算法流程图；
[0017]图2是本专利技术中交叉操作示意图；
[0018]图3是本专利技术中突变过程示意图；
[0019]图4是本专利技术中多重故障传递链结构示意图；
[0020]图5是本专利技术中考虑多重故障的多组拆卸方案；
具体实施方式
[0021]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地的详细说明。
[0022]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例：
[0024]一种基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法，包括以下步骤：
[0025]步骤S1：以最小化站点数量、空闲指数、零部件再制造价值指数、拆卸成本为目标，提出拆卸线平衡问题，并基于约束条件建立相应的目标函数；
[0026]其中，所述目标函数如式(1)—(5)所示：
[0027]minf1＝N (1)
[0028]式(1)中：N为开启工作站的数量。
[0029][0030]式(2)中：CT为节拍时间；i为拆卸任务；r为工作站编号；M为拆卸任务数量；t
i
为拆卸任务i所需要的拆卸时间；x
ir
表示0
‑
1变量，若任务i被分配至工作站r中，则x
ir
＝1；否则x
ir
＝0；
[0031][0032]式(3)中：L
i
为第i个待拆卸零部件在拆卸线所处的位置；P
i
表示任务i的回收决策，指第i个拆卸任务的再制造价值。
[0033][0034]式(4)中：C
i
表示第i个拆卸任务组件的拆卸成本信息；AT表示实际节拍时间；C
r
表示开启工作站的单位时间成本；M为拆卸任务数量；
[0035]因此，多故障约束再制造拆卸线平衡优化多目标函数为：
[0036]minF＝(f1,f2,f3,f4) (5)
[0037]其约束条件如式(6)—(12)所示：
[0038][0039]其中，x
ir
表示0
‑
1变量，若任务i被分配至工作站r中，则x
ir
＝1；否则x
ir
＝0；M为拆卸任务数量；
[0040][0041]S
r
表示第r工作站中任务集合；M为拆卸任务数量；
[0042本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：以最小化站点数量、空闲指数、零部件再制造价值指数、拆卸成本为目标，提出拆卸线平衡问题，并基于约束条件建立相应的目标函数；其中，所述目标函数如式(1)—(5)所示：minf1＝N (1)式(1)中：N为开启工作站的数量；式(2)中：CT为节拍时间；i为拆卸任务；r为工作站编号；M为拆卸任务数量；t
i
为拆卸任务i所需要的拆卸时间；x
ir
表示0
‑
1变量，若任务i被分配至工作站r中，则x
ir
＝1；否则x
ir
＝0；式(3)中：L
i
为第i个待拆卸零部件在拆卸线所处的位置；P
i
表示任务i的回收决策，指第i个拆卸任务的再制造价值；式(4)中：C
i
表示第i个拆卸任务组件的拆卸成本信息；AT表示实际节拍时间；C
r
表示开启工作站的单位时间成本；M为拆卸任务数量；因此，多故障约束再制造拆卸线平衡优化多目标函数为：minF＝(f1,f2,f3,f4) (5)其约束条件如式(6)—(12)所示：其中，x
ir
表示0
‑
1变量，若任务i被分配至工作站r中，则x
ir
＝1；否则x
ir
＝0；M为拆卸任务数量；S
r
表示第r工作站中任务集合；M为拆卸任务数量；
其中，x
ir
表示0
‑
1变量，若任务i被分配至工作站r中，则x
ir
＝1；否则x
ir
＝0；其中，x
ir
表示0
‑
1变量，若任务i被分配至工作站r中，则x
ir
＝1；否则x
ir
＝0；t
i
为拆卸任务i所需要的拆卸时间；CT为节拍时间；其中，S
ij
表示两个任务之间的优先级关系，如果任务i是任务j的直接前置任务，则S
ij
＝1，否则，S
ij
＝0；其中，t
i
为拆卸任务i所需要的拆卸时间；CT为节拍时间；M为拆卸任务数量；N为开启工作站的数量；其中，式中h
ij
为所构建的回收矩阵元素；步骤S2：设置问题参数与算法参数和外部档案Q，并依照问题参数中待拆卸产品的优先关系，编码产生初始种群；步骤S3：针对初始种群开始迭代计算，其中，对初始种群中的个体依次进行交叉、变异操作，更新操作后的种群，并利用Pareto精英策略更新外部档案集；步骤S4：判断当前迭代次数是否超过最大迭代次数限制，若超过则利用NSGA
‑
II拥挤距离机制筛选出非劣解，并输出迭代结果，若未超过则记为完成一次迭代，并返回步骤S3继续迭代计算至符合输出条件。2.根据权利要求1所述的一种基于多色集方法求解多故障约束再制造拆卸线设置方法，其特征在于：所述式(12)代表的约束条件基于多色集方法求解确定，其具体包括以下步骤：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，张则强，刘思璐，张裕，谢心澜，吴腾飞，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：