元智大學工業工程與管理研究所.ppt

1,碩士論文提案,結合組裝方法評估之組裝及拆卸次序規劃 -應用粒子群演算法 提案委員：梁韵嘉 博士 指導教授 ：鄭元杰 博士 研 究 生 ：游芳瑜,2,論文提案架構,3,緒論,研究背景與動機 研究目的 問題定義,4,研究背景與動機 (1/2),環保意識的提升 歐盟頒佈廢電機電子設備 (WEEE)指令。 對企業來說，產品生命週期已延伸至拆卸、回收。 綠色產品設計概念，設計產品時，要從產品整個生命週期來考量 。,5,研究背景與動機 (2/2),組裝時必須考量到拆卸 易組裝的方法不一定好拆解。 零件間的組合方法可能有一種以上供決策者做參考。 近年來粒子群演算法已被用來求解離散型的問題，並有不錯的績效。,6,研究目的,找出最佳的組裝方案，使組裝及拆卸總成本最小之組裝次序規劃 第一階段：零件組裝限制分析 分析零件間的組裝關係及拆卸關係 第二階段：以演算法求解 成本模式 總成本最小最為指標，找出最佳組裝方案及最佳組裝次序。,7,問題定義 (1/2),第一階段-零件組裝在先次序分析 基本假設 1. 零件為實體物件且具有陽剛性且零件之間相互連接。 2. 考子組裝及部分拆卸的情況 。 3. 僅對功能件做討論。 已知條件 1. 零件規格。 2. 產品組裝圖。 3. 零件之間組裝結合關係。,8,問題定義 (2/2),第二階段-以演算法求解 已知條件 1. 各零件的組裝及拆卸成本。 2. 各零件的組裝及拆卸工具資訊。 限制條件 1. 零件的組裝及拆卸在先關係。 2. 零件的組裝及拆卸方向干涉關係。,9,文獻探討,零件的組裝及拆卸限制 組裝次序規劃 拆卸次序規劃 粒子群演算法,10,文獻結語,已有學者使用基因演算法求解考慮拆卸成本的問題，並且擁有不錯的成效。 過去探討組裝次序規劃文獻中，鮮少有考慮到組裝方法選擇的情況。 已有學者使用粒子群演算法求解三維產品之拆卸，但沒有同時考慮組裝方法及拆卸次序的組裝次序搜尋。,11,研究方法,研究架構,12,第一階段零件組裝限制分析,零件組裝限制分析 零件結合分析 組裝在先次序分析 組裝妨礙分析 拆卸在先次序分析 拆卸干涉分析,13,零件關係圖,零件關係圖符號定義表,第一階段零件結合狀態分析 (1/7),利用產品組裝圖，建立零件關係圖，分析零件間的接觸關係。,14,第一階段組裝相關資訊表 (2/7),組裝工具表,拆卸工具表,組裝相關資訊表,15,階層組裝在先圖,階層組裝在先圖符號定義表,第一階段組裝在先次序分析 (3/7),畫出階層組裝在先圖，了解產品組裝時的幾何限制，呈現零件間的組裝在先限制關係。,16,第一階段組裝在先矩陣 (4/7),組裝在先矩陣(APM) 將階層組裝在先圖轉換成電腦能判讀的矩陣。 pij=0 表 i 與 j 件在組裝上面沒有在先關係存在。 pij=1 表 i 與 j 件有在先關係存在，並且是表示件 j 必須要在件 i 之前組裝 。,17,第一階段組裝妨礙矩陣 (5/7),組裝妨礙矩陣(AIM) hij= 0表與這兩零件在某個方向上沒有妨礙關係。 hij= 1表零件在某個方向進行組裝，移動時會受到某零件的妨礙。 hij= 2表零件在某個方向進行組裝，移動時會受到某零件的妨礙並且有支撐關係。,18,第一階段拆卸在先分析 (6/7),畫的階層拆卸在先圖，呈現零件間的拆卸在先限制關係，以了解產品拆卸時的幾何限制。,19,第一階段拆卸干涉矩陣 (7/7),拆卸干涉矩陣(DIM) hij= 0表與這兩零件在某個方向上沒有妨礙關係。 hij= 1表零件在某個方向進行拆卸，移動時會受到零件的妨礙。 hij= 2表零件在某個方向進行拆卸，移動時會受到零件的妨礙並且有支撐關係。,20,問題求解流程,1. 組裝相關資訊表 2. 組裝妨礙矩陣(AIM) 3. 拆卸干涉矩陣(DIM),粒子群演算法,1. 組裝在先矩陣(APM) 2. 拆卸在先矩陣(DPM),最小總成本之 1. 組裝方案 2. 組裝順序 3. 拆卸順序,輸入,限 制,輸出,21,第二階段以演算法求解,目標式,Min,22,成本函數組裝操作成本 (1/5),變數定義 n：組裝的總零件個數 。 i：編號的零件，i0,1,2,3,n。 ACC(i)：元件i的組裝操作成本 。 ACCT：總組裝操作成本 。 成本公式 1,23,成本函數組裝工具變換成本 (2/5),變數定義 n：組裝的總零件個數 。 s：零件組裝的次序，s0,1,2,3, n。 Ts：第s個組裝的零件所使用的工具代碼。 Tcn (Ts-1, Ts )：在組裝第s-1個與第s個零件間是否有工具變換動作。 ATC ：表示每次工具變換所需花費的成本 。 ATCT：總工具變換成本 。 成本公式 1,24,成本函數組裝方向變換成本 (3/5),變數定義 n：組裝的總零件個數 。 i：編號的零件，i0,1,2,3,n。 Di：第i個組裝的零件的組裝方向代碼 。 ：在組裝第i-1個與第i個零件間是否 有組裝方向變換， ADC：組裝方向變換所需要花費的成本。 ADCT：總組裝方向變換成本 。 成本公式 1,25,成本函數組裝不穩定成本 (4/5),藉由組裝妨礙矩陣(AIM)來計算。 變數定義 n：組裝的總零件個數。 i：零件編號的零件。 s：零件組裝的次序。 Usz(U0, Us)：組裝第 s 零件時，第s零件前共有幾個零件對 第 s 零件在-z方向沒有支撐。 Us(U0, Us)：組裝第s的零件時，第 s 零件前共有幾個零件對 第 s 零件在其他方向沒有支撐。 ASC：發生不穩定情況所造成的成本 。 ADCT：總組裝不穩定成本 。 成本公式 1,26,成本函數重力影響組裝成本 (5/5),變數定義 n：組裝的總零件個數。 i：零件編號的零件。 Di：第i個組裝的零件的組裝方向代碼。 WTi：第i個零件的重量。 WTmax：此產品最重之零件重量。 Dw(Di)：在組裝第i 個零件時的方向權重， WAI：發生一次重力影響組裝所造成的成本。 WAIT：總重力影響組裝成本。 成本公式 1,27,拆卸次序,粒子群演算法 (1/7),粒子群演算法流程 以成本函數為評估指標，求解出總成本最低之組裝方案及組裝次序。,組裝次序,28,粒子群演算法 (2/7),步驟一：設定求解零件數量 設定求解零件數量，得一 (2 x n)的矩陣，此矩陣代表求解空間中的座標位置。 n：零件數量 。 xi：編號第 i的組裝零件。 yi：編號第 i的拆卸零件。,組裝,拆卸,29,步驟二：設定參數 使用田口方法(Taguchi Method)，對於粒子群演算法中的世代數、群體數、慣性權重和加速度常數，進行參數分析，以找到適合此問題之參數。 步驟三：產生初始解並計算適合度 利用階層組裝在先圖(HAPG) 及階層拆卸在先圖(HDPG)產生初始解，並計算適合度。 總成本函數(TC),粒子群演算法 (3/7),30,步驟四：更新移動速率 線性調整慣性權重(wi)值 wi：目前世代數的慣性權重值 itermax：最大的世代數值 iter：目前的世代數值 winitial：世代數為1時的慣性權重值 wfinal：世代數為最大世代數時的慣性權值 n：非線性調整指標，n=1時則為線性調整,粒子群演算法 (4/7),31,步驟五：粒子移動 步驟六：修正不可行解 檢驗粒子經過移動後，是否為可行的順序。 根據組裝在先矩陣(或拆卸在先矩陣)對不可行次序做修正 。,粒子群演算法 (5/7),32,粒子群演算法 (6/7),C7C2C5C6C1C0C4C9C8C3C10 C7C2C5C6 C4C1C0C9C8C3C10,33,步驟七：計算適合度 目標：總成本最小 總成本函數(TC) 輸出 組裝方案 組裝順序 拆卸順序 步驟八：終止條件 檢驗粒子群演算法的系統世代數是否滿足設定的世代數。,粒子群演算法 (7/7),34,窮舉法,使用窮舉法(Exhaustive Enumeration)列舉出所有可能組合求解，找出全域最佳解。,A1,A2,A3,D1,D2,D3,D4,組裝可行解,拆卸可行解,35,實例探討,此一手機是由11個零件所組成,36,零件關係圖,產品基本資訊表,產品資訊分析,37,組裝相關資訊表,組裝相關資訊表,組裝工具表,拆卸工具表,38,組裝在先及組裝