第7期 2016年7月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)07012704
DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.07.036
基于遗传算法的焊装线工位平衡问题研究
孟庆宇，李亮玉，龙洋，岳建锋
（天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室，天津300387）
No.7 Jul.2016
摘要：在现代化机器人焊装线生产过程中，大量的作业分配及多工位上焊接工序安排使焊接工位平衡问题表现的尤为突出。针对第二类平衡问题，即在给定工位数和各工序工时情况下，求解最优生产节拍问题进行研究。首先对该问题进行分析并建立节拍优化数学模型，进而提出了一种改进的遗传算法求解平衡问题。该算法以焊接工序的加工顺序优先关系作为约束条件，按种群个体适应度合理选择交叉概率和变异概率，提高算法搜索效率和解的可靠性。最后通过实例对该算法进行了验证。
关键调：焊装线；遗传算法；工位平衡
中图分类号：TH136;TG506
文献标识码：A
Research of Work-station Balancing Problem of Welding Line Based on the Genetic Algorithm
MENG Qing-yu,LI Liang-yu,LONG Yang,YUE Jian-feng
(Tianjin Key Laboratory of Advanced Mechatronics Equipment Technology, Tianjin Polytechnic University, Tianjin300387.China)
Abstract: In the prodution process of moderm robot welding line,the reasonable arrangement of lots of task allocation and the welding process of work-stations makes the problem of welding station balancing more im-portant. According to the second category of balancing problem,namely finding the best takt time under the condition of a given work-stat number and working hours in each process,firstly analyze the problem and es-tablish the mathematical modle,then puts forward an improved genetic algorithm to solve the balancing prob-lem. This paper uses the priorities of all the welding processes order as constraint conditions,the cross proba bility and mutation probability are selected according to the population individual fitness rational,improved the searching efficiency of algorthm and the reliability of the solution. Finally the algorithm is verified by an example.
Key words: welding line;the genetic algorithm;work-station balance
0引言
机器人焊装生产线将多个焊接单元通过输送线和搬运机器人组合为整条生产线。在对机器人焊装线进行设计和规划时，通常做法是沿着焊装线依次排列各焊接工位，由焊接机器人单元在固定工位上精准、高效的完成焊接任务。焊接件的输送形式一般采用流水线，对各工位完工时间的同步性要求更高。这需要各工位间的生产节拍保持高度一致，否则会造成某些工位的任务过多无法按时完工，而另外工位由于任务少，已经完工等待上料。这种情况造成设备闲置而降低资源利用率，影响企业生产效率。焊装线工位间的焊接任务负荷不均会造成在制件积压，不但使当前工位任务无法按时完成，而且还会对后续生产环节造成很大
影响，严重的甚至导致整线不能正常运行。在现代化大规模、大批量生产条件下，需对多工位机器人焊装线上的大量焊接任务进行合理分配，这使得机器人焊装线平衡问题更显突出。
在生产平衡问题中，可将平衡问题按照不同的优化目标分为三类[24]：①生产节拍已知，求解最优工位数目；②工位数已知，求解最优生产节拍；③生产节拍和工位数已知，求最小平滑指数即负荷均衡指数。目前对于焊装线平衡间题的主要研究方法有(5-7)：①目标规划法；②启发式算法；③人工智能算法。邓福平等采用自适应蚁群算法对装配线平衡问题进行求解["]。张则强等提出带信息素总和规则的混合搜索机制的蚁群算法求解混流线平衡问题"）。马亮采用遗传
收稿日期：2015-09-08
·基金项目：国家自然科学基金资助项目（U1333128)；天津市科技计划项目14Z
CDZCX00802）；天津市科技特派员项目（15JCTPJC58400）
作者简介：盂庆字（1988一），男，河北衡水人，天津工业大学硕士研究生，研究方向为机器人焊装线控制方法及节拍优化，（E-mail）my2007@163.com。万方数据