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 i 0 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 s 0 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 i 0 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 2xn 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 TaguchiMethod 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 C7 C2 C5 C6 C1 C0 C4 C9 C8 C3 C10C7 C2 C5 C6 C4 C1 C0 C9 C8 C3 C10 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 ExhaustiveEnumeration 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 組裝在先及組裝妨礙