AGV系统规划设计若干关键问题及求解方法研究

发布时间：2017-12-19 08:31

  本文关键词：AGV系统规划设计若干关键问题及求解方法研究

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【摘要】：本课题来源于国家自然科学基金项目“柔性车间设施布局与带装载约束的AGV (Automated Guided Vehicle)路径规划集成优化方法”(基金号：61304206),以深圳某公司的生产制造系统的规划设计作为工程背景,研究了AGV系统综合设计的若干问题和射频识别(RFID—Radio Frequency Identification)技术应用部署及其求解方法,旨在整个降低系统生产过程中所产生的物料搬运成本,并在生产系统内实现对生产运输过程的管理和监控。当前我国制造业生产系统的规划建设缺乏科学长远的布局设计,其全生命周期价值较低。当前一些研究工作大多未能全面完整对制造系统进行规划设计,或将设计工作涵盖的部分内容分步解决,其缺乏科学性。为克服这些缺陷,本文对AGV系统进行了较为全面的规划设计,其涵盖了设备分配、设备布局、转运站设置、回路布置和RFID阅读器部署这些设计问题。本文提出了一种协同进化思想将AGV系统设备分配布局设计问题集成在一个框架内解决,以保护这些问题之间的耦合关系,并提出了一个混合优化算法——遗传野草算法(IWOGA)负责协同进化框架的优化。同时,还提出了一种双系统协同进化方法对AGV系统实现了综合设计,最后在系统内设置RFID标签以管理生产过程,并部署阅读器对这些标签实现覆盖管理。本文的主要研究内容汇总如下：(1)分析了AGV系统规划设计的若干关键问题并构建了涵盖AGV系统多个子问题的详细数学模型,其优化目标为最小化整个生产系统的物料运输成本。(2)提出一个协同进化框架将设备分配和布局、转运站的设置以及回路的相对位置布置集成在一起编码并进行迭代优化,并结合遗传算法和野草算法的优点提出了一个遗传野草算法(IWOGA)作为协同进化框架的优化算法,利用4个标准单向环形回路布局算例(ULLPs)验证了IWOGA在解决设备布局问题的有效性。最后设计了三个AGV系统设备分配布局算例验证了协同进化框架在将这些问题耦合在一起解决的优势。(3)在协同进化框架的基础上提出了一个更为全面的双系统协同进化方法用以解决贴近实际的AGV系统综合设计问题,并完善了综合设计的数学模型。双系统协同进化方法由协同进化框架(作为子系统A)和提出的一个子系统B组成,并提出了一个协同进化策略联接两个子系统协同进化。设计的算例证明了双系统协同进化方法的有效性。(4)研究并建立了RFID阅读器在AGV系统中部署的数学模型和策略,在AGV系统的综合设计图上设置了RFID标签以实现对生产过程和物料运输的管理,使用本文提出的IWOGA对阅读器的部署进行优化,以实现对实现以最少的阅读器和最低的工作频率对全部标签实现覆盖和管理。最后将设定的RFID标签和优化后的阅读器部署位置加到AGV系统综合设计方案中,从而完成了AGV系统规划设计全部工作。本课题针对AGV系统的规划设计,研究了AGV系统中设备分配布局的综合设计问题和RFID技术在生产系统中的应用,提出了求解方法和策略,对当前制造业生产系统的规划设计具备一定的理论意义和应用价值。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH165

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本文编号：1307567