多机器人拆卸线动态平衡研究

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在制造业水平不断发展的背景下,如何处理数量庞大的废弃产品越来越受到关注。废弃产品回收主要通过拆卸再制造的手段,从废弃产品中回收零件和材料,来提高资源的利用效率。产品拆卸是废弃产品回收的关键步骤,拆卸作业可在单个工作站、拆卸车间或拆卸线进行,而其中拆卸线具有最高的拆卸效率。目前大多数拆卸线平衡研究工作测重于单一产品、单工作站的拆卸线,无法充分发挥拆卸线系统作业车间利用率高和拆卸效率高的优势。此外,现有关于动态多目标下拆卸线系统的研究工作较少,不能揭示动态多目标下拆卸线平衡问题的基本特性和解决思路。本文以拆卸线系统为研究对象,在研究多机器人拆卸线平衡问题数学模型的基础上,设计多目标优化算法进而构建原型系统。主要研究内容如下:(1)多机器人拆卸线平衡研究。针对考虑混合品种和多机器人工作站的拆卸线系统,提出多机器人拆卸线平衡问题,构建以最优化工作站数量,机器人数量,危害任务指标,碳排放节约率为目标函数的数学模型。此外,针对中大规模问题的求解,以多目标优化理论为基础,结合多染色体编解码策略、交叉变异策略、最优顺序排序、邻域搜索策略等机制设计多目标优化基因算法,随后经过实例仿真与对比实验检验模型与算法的有效性和准确性。(2)多机器人拆卸线动态平衡研究。针对高维多目标下求解拆卸线平衡问题时应如何平衡目标函数间的关系,提出多机器人拆卸线动态平衡问题,结合动态多目标优化理论构建以最优化工作站数量,机器人数量,工作站效率,危害任务指标,工作站负载密度,碳排放节约率为目标函数的数学模型。此外,针对中大规模问题的求解,结合种群重组策略、种群更新策略、父代选择策略等机制设计动态多目标优化基因算法,最后利用实例仿真与对比实验检验模型与算法的有效性和准确性。(3)设计并实现拆卸线平衡原型系统。在本文中所构建的拆卸线平衡问题数学模型和相关求解算法的基础上,设计并实现包含拆卸线数据录入、拆卸线数据管理、方案分析与展示等软件功能模块的拆卸线平衡原型系统,并以实际场景下某型号电子废弃物为拆卸实例,验证本文中提出数学模型和算法的实用性。
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