论文阅读|《基于蚁群算法的工程再制造优化选配方法研究》

《基于蚁群算法的工程再制造优化选配方法研究》

2017/机械工程学报/湖南大学

 再制造装配过程中，待装配零件自身的质量和零件的偏差再装配尺寸链上的传递和积累共同影响着再制造产品质量，如果不对零件的组合方案加以控制，很难保证再制造产品的稳定性。

这篇文章提出了一种面向工程机械再制造的优化选择装配方法，构建以再制造装配尺寸链为约束，以再制造产品的质量损失最小化、封闭环偏差波动最小化和再制造资源利用率最大化为目标的选配模型，通过重用件、修复件和新件中找到一个最佳的零件组合来提高装配精度，提高再制造产品的质量。

1 再制造装配过程分析

1.1再制造过程不确定因素分析

工程机械再制造的毛坯是退役的废旧工程机械，供应源是从消费者流向再制造企业，与新品制造相比，再制造生产系统的流入具有逆向、来源分散、品种杂、质量参差不齐等特点，导致再制造过程存在众多不确定因素，主要体现在以下几个方面。

（1）回收机械产品的来源多而分散，废旧零部件的型号、数量 、生产时间等不确定；此外 ，每一 个回收对象的损坏程度 、形式和范围也存在较大差异 。

（2）针对不同损毁程度的零部件，相应的再制造修复工艺不同，从而导致修复后零件的表面质量和几何精度等存在差异。

（3）再制造待装零部件绝大多数是修复件和重用件，而重用件和修复件的尺寸公差离散大，偏移中心，呈非正态分布的质量特性 。

（4）再制造待装配零件包含重用件、修复件和新件三种状态的零件，每种状态零件的数量和质量特性存在差异，各种不确定因素存在动态、非线性的作用，沿着装配工艺不断地传递和积累，共同影响着再制造产品的装配质量。

1.2影响再制造装配质量的因素

（1）待装配零件的质量

工程机械再制造产品的再制造装配质量首先体现在装配体的装配精度 ，而装配尺寸链的装配精度是由该尺寸链的封闭环尺寸决定的，装配尺寸链中各组成环零件质量偏差在装配尺寸链上的传递和积累决定着封闭环尺寸偏离目标尺寸的程度 ，因此零件的加工精度是影响再制造装配质量的关键因素 。

（2）再制造装配方法

再制造装配精度并不完全取决于零件的加工质量 ，还取决于装配精度 。针对不同加工精度的再制造零件，选用合适的再制造装配方法和工艺，即使个别零件的加工精度不高，也能保证整机的装配精度，特别是在装配精度要求较高、装配批量不大时，尤其是这样。

（3）其他因素

另外 ，再制造生产设备、生产工艺、生产环境 以及再制造操作人员的技术水平、熟练程度等也会 影响到再制造工程机械产品的装配质量。

2再制造优化选配模型

2.1 基于信噪比的多元质量损失模型

再制造待装配零件通常包含多个质量特性，并且每个质量特性对产品质量的影响程度也不同。这篇文章以质量损失为目标建立再制造选配模型，通过信噪比来度量各质量特性对零件质量的影响程度，定量质量损失。

2.2 以封闭环平均偏差为目标的选配模型

      对再制造待装零件进行选配时，不仅要获得较高的匹配精度，还应减少不匹配件的剩余，提高匹配的成功率。

2.3 再制造选配质量评价指标

2.3.1 装配成功率

S：合格装配体组数

2.3.2 再制造资源利用率

再制造装配时应遵循一个原则：在保证再制造装配精度的前提下，装配过程应尽可能优先使用重用件和修复件。

2.3.3 再制造选配综合评价指标

2.4 再制造优化选配综合模型的建立

 

3 基于蚁群算法的模型求解

3.1 再制造优化选配问题描述

工程机械再制造优化选配模型可描述如下：

（1）一个再制造装配尺寸链包含n个组成环；

（2）每个组成环有重用件、修复件、新件的个数及零件总数可不相等；

（3）每次从一个组成环中按需求从中选取一个；

（4）每个组成环必须在它的前一组成环被选择后才能参与选配；

（5）每个组成环的待选零件只能参与一次匹配，即每个零件只能出现在一个再制造选配实例中；

（6）每个再制造选配实例必须包含n个组成环的零件

3.2 再制造优化选配算法模型

再制造优化选配的对象包括重用件、修复件和新件，再制造优化选配通过合理控制三种状态零件的组合方式，使装配尺寸链的封闭环偏差在理想的范围内波动。

算法流程：

注：画圈处这个地方有点问题