(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110560654.X (22)申请日 2021.05.21 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113190929 A (43)申请公布日 2021.07.3 0 (73)专利权人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 黄思翰　王国新　阎艳　聂世琪　 (74)专利代理 机构 北京理工大 学专利中心 11120 专利代理师 郭德忠 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01)G06N 20/00(2019.01) (56)对比文件 CN 103996080 A,2014.08.20 CN 103995978 A,2014.08.20 审查员 王彦男 (54)发明名称 基于机器学习的延迟重构制造系统的工件 族构建方法 (57)摘要 本公开的基于机器学习的延迟重构制造系 统的工件族构建方法， 基于延 迟重构制造系统的 任意两个工件的工艺路线， 确定两个工件的最长 公共子序列； 根据最长公共子序列和所述最长公 共子序列在所述两个工件的工艺路线的位置， 提 取两个工件之间的相对位置的最长公共子序列； 根据所述工件的工艺路线的长度和所述相对位 置的最长公共子序列的特征值计算所述两个工 件的相似系数； 计算延迟重构制造系统的所有工 件之间的相似系数， 得到所述延 迟重构制造系统 的工件的相似矩阵； 利用机器学习聚类算法对所 述工件的相似矩阵进行聚类收敛， 完成所述延 迟 重构制造系统的工件族构建。 能够提高工件族构 建的效率和有效性， 进而提高延 迟重构制造系统 的运行效率。 权利要求书1页 说明书8页 附图3页 CN 113190929 B 2022.12.30 CN 113190929 B 1.基于机器学习的延迟重构制造系统的工件 族构建方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 基于所述延迟重构制造系统的任意两个工件的工艺路线， 确定所述两个工件的最长公 共子序列； 根据所述最长公共子序列和所述最长公共子序列在所述两个工件的工艺路线的位置， 提取所述两个工件之间的相对位置的最长公共子序列； 根据所述工件的工艺路线的长度和所述相对位置的最长公共子序列的特征值计算所 述两个工件的相似系数； 计算所述延迟重构制造系统的所有工件之间的相似系数， 得到所述延迟重构制造系统 的工件的相似矩阵； 利用机器学习聚类算法对所述工件的相似矩阵进行聚类收敛， 完成所述延迟重构制造 系统的工件 族构建； 所述两个工件的最长公共子序列为所述两个工件的工艺路线间具有相同加工功能和 加工顺序的最长 工艺路线子序列； 所述两个工件之间的相对位置的最长公共子序列为在所述两个工件的最长公共子序 列的基础上 添加所述 最长公共子序列在所述两个工件的工艺路线中的位置； 所述根据所述工件的工艺路线的长度和所述相对位置的最长公共子序列的特征值计 算所述两个工件的相似系数， 包括： 以所述工件的工艺路线的元素位置为特征值， 计算所述工件和所述工件的相对位置的 最长公共子序列的特 征值； 根据所述工件的相对位置的最长公共子序列的元素的位置差异确定所述两个工件的 相似系数的惩罚因子； 根据所述工件的工艺路线的长度、 所述相对位置的最长公共子序列的特征值和所述两 个工件的相似系数的惩罚因子计算所述两个工件的相似系数。 2.根据权利要求1所述的工件族构建方法， 其特征在于， 所述工件的工艺路线元素的位 置的倒数为所述相对位置的最长公共子序列的特 征值。 3.根据权利要求1所述的工件 族构建方法， 其特 征在于， 所述聚类算法为K ‑medoids。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113190929 B 2基于机器学习的延迟重构制造系统的工件族构建 方法 技术领域 [0001]本发明属于先进制造技术领域， 具体涉及 一种基于机器学习的延迟重构制造系统 的工件族构建方法。 背景技术 [0002]为了缓解重构对传统重构制造系 统(Reconfigurable  manufacturing  system, RMS)的冲击， 充分考虑重构复杂性， 提出延迟重构的概念， 尝试创造条件将重构活动推迟到 制造系统后端的工序中。 将延迟重构与RMS相结合， 形成延迟重构制造系统(Delayed   reconfigurable manufacturing  system,D ‑RMS)。 D‑RMS能够降低重构难度和重构导致的 停产损失， 从而提高了传统RMS的实践能力。 D ‑RMS是RMS的一个子类， 继承了RMS的特性， 需 要在设计之初考虑重构性， 并进一步考虑延迟重构特性。 D ‑RMS是面向特定工件族的一种制 造系统， 在实 践过程中， 首要环 节就是工件 族构建。 [0003]工件族构建的本质是成组技术。 面向RMS的工件族除了考虑常规的因素之外， 还需 要更多地 关注重构因素。 由于相似系数方法(Similarity  coefficient)结合不同生产因素 的灵活性， 在RMS的工件族构建研究中被大量采纳。 基于相似系数法获得工件之 间的相似度 关系， 并对相似系数法进行后处 理， 即采用聚类算法将工件聚类成族。 [0004]目前， Galan等在 研究RMS工件族构建方法时， 综合考虑 了模块化、 兼容性重用性和 需求量等生产因素和重构因素， 并采用层次分析法进 行聚类。 马丽梅等将具有RMS特性的模 块化、 可重用性以及常规生产 因素通用性等作为相似性的评价指标， 获得以各个指标为行 列的相似度 矩阵， 并采用改进的层次分析法划分工件族。 模块化是产品独立模块的度量； 重 用性是在不同的构形中使用相同的资源(比如模块)且不需要做任何改变； 兼容性是指模块 之间安装的难易程度。 张雪华等除了采用相似系 数法外， 还考虑了评价相似系的指标间的 权重关系， 利用层次分析法分配指标权重， 并引入均链接聚类算法将工件聚类成族。 Askin 和Zhou提出了最长公共子序列(Longest  Common Subsequence,LCS)的概念， 在传统单纯考 虑加工功能的基础上， 进一步考虑了功能之 间的顺序， 来求解工件间的相似系数， 使得工件 族构建结果更接近生产实际。 Abdi和Labib尝试将市场需求和现有制造系统情况综合分析， 提出重构链接(reconfiguration  link)的概念， 以减少市场与制造企业的隔阂。 Abdi在后 续的研究中， 基于RMS重构性， 考虑产能需求、 成本等因素， 采用网络分析法(Analytical   network process)方法进行工件族的构建。 Ashraf和Hasan提出了一种多产品相似性的RMS 工件族构建方法， 对模块化产品的特点进行了深入的分析。 Ir ani和Huang在定制化设施布 局研究中， 考虑产品线的多样性， 提出了一种 “布局模块 ”的概念来规定单个模块的特殊物 料流模式， 并引入了一种系统方法来辅助实施基于工件族的布局设计。 Rajesh等提出了一 种混合相似系数法的RMS工件族构建方法。 Goyal等从导致工件之间相似度降低的因素考 虑， 包括闲置机床和工件绕路， 并采用均链接聚类算法完成工件族构建。 Wang等综合考虑 LCS、 闲置机床和工件绕路等因素对RMS的工件族构建方法进 行研究。 除了相似系数， 聚类算 法也是RMS 工件族构建的关键环节， 大部 分采用层次聚类法， 包括从顶向下和从底向上两种说　明　书 1/8 页 3 CN 113190929 B 3