CN116777084B - 化工泵体加工设备的布局方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种化工泵体加工设备的布局方法、装置、设备及存储介质，方法包括通过获取厂房的平面建筑信息并以预设比例尺生成平面布局，再将物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元转换为线性连续的网格单元，相邻的网格单元依次连接进而形成一条设备链，通过获取所有网格单元的总面积与平面布局的总面积的比值来向设备链中添加至少一个拐点，使得设备链转向后的最长长度减少。本申请摒弃了传统加工设备按设备类型布局于不同厂房内的缺点，将设备布局按泵体加工工艺流程进行布局，缩短加工工序间转运距离，转运方式可采用传送带及区域吊臂直接连接以满足线性连接关系，从而提高了零件运转效率以及整体生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及泵体加工设备技术领域，尤其涉及一种化工泵体加工设备的布局方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
化工泵是一种用于输送化学品、石油、天然气、水等流体的机械设备。化工泵的主要结构包括泵体、叶轮、轴、密封件、轴承和联轴器等部分。其中，泵体是化工泵的主体部分，它通常由铸铁、不锈钢等材料制成。泵体内部有一个叶轮，它是泵的核心部件，用于将流体吸入并压缩后排出。叶轮通常由不锈钢、铸铁等材料制成，其形状和数量根据泵的类型和使用要求而定。
化工泵的生产和组装通常分为多个部分进行，例如加工车间，立车、镗床、划钻、水压试验。
目前，化工泵体加工设备布局中，设备按照机床类型进行布置，各类机床按类型分片区布置，常规泵体加工车间，立车、镗床、划钻、水压试验分属不同设备片区，或者不同车间，工件来回跨不同车间转运耗费大量时间，导致生产化工泵的时间成本过高，从而进一步制约了泵体的生产效率。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种化工泵体加工设备的布局方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术中工件来回跨不同车间转运耗费大量时间，导致生产化工泵的时间成本过高，从而进一步制约了泵体生产效率的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种化工泵体加工设备的布局方法，所述化工泵体加工设备安装于厂房内，所述化工泵体加工设备包括沿工序顺序具有线性连接关系的物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元，所述布局方法包括：
根据第一预设策略获取所述厂房的平面建筑信息，并根据所述建筑信息以预设比例尺生成平面布局；
基于所述预设比例尺分别将所述物料堆放单元、所述车加工单元、所述镗加工单元、所述划钻加工单元、所述水压试验单元转换为线性连续的网格单元，每个网格单元的一个侧边与相邻的网格单元的一个侧边平行以形成一条设备链；
输出所有网格单元至所述平面布局并获取所有网格单元的第一总面积与所述平面布局的总面积的第一比值；
根据第二预设策略定义至少两个连续的比值区间，基于每个比值区间定义一个优选设备链长度，所有优选设备链长度的长度数值根据所有比值区间的比值数值依次增加而依次减少；
获取符合所述第一比值的比值区间以及对应的优选设备链长度，并获取所述设备链的实际长度与对应的优选设备链长度的第一差值；
根据所述第一差值在所述设备链中添加至少一个拐点，直至转向后的设备链的单方向最大长度等于对应的优选设备链长度；
在所述平面布局中输出转向后的设备链以生成设备布局。
作为本申请的进一步改进，输出所有网格单元至所述平面布局并获取所有网格单元的第一总面积与所述平面布局的总面积的第一比值，包括：
以预设延伸范围分别定义所述物料堆放单元、所述车加工单元、所述镗加工单元、所述划钻加工单元、所述水压试验单元的操作占用面积；
根据所述比例尺将所有操作占用面积输出至所述平面布局；
获取所有网格单元与所有操作占用面积并作为第二总面积；
获取所述第二总面积与所述平面布局的第二比值。
作为本申请的进一步改进，获取所述第二总面积与所述平面布局的第二比值，之后，还包括：
获取转向前的设备链的第一操作占用面积和转向后的设备链的第二操作占用面积；
获取所述第一操作占用面积和所述第二操作占用面积的第二差值，所述第二差值即为操作占用面积重合度；
通过粒子群算法获取所述操作占用面积重合度的最大值；
根据所述最大值反演推算所述拐点的所需数量；
将所述拐点的所需数量输出至所述设备链以进行转向。
作为本申请的进一步改进，通过粒子群算法获取所述操作占用面积重合度的最大值，包括：
根据式（1）赋予至少两个随机解，定义所有随机解的结果为所述最大值；
（1）；
其中，为所有随机解的集合，/>分别为每个随机解，/>为随机解的标号，/>为所有随机解的个数；/>为所有随机解的速度的集合，/>分别为每个随机解的速度；
基于所述设备链中所有网格单元的所述线性连接关系作为约束条件分别赋予所有随机解；
基于同一个随机解根据式（2）以预设时间间隔分别更新每个随机解的位置和速度：
（2）；
其中，为当前的随机解在第/>步的速度，/>为当前的随机解在第/>步的速度惯性，/>为惯性系数，/>为当前的随机解的自我认知表征，/>为当前的随机解的社会认知表征；/>与/>均为学习因子，为预设取值范围的随机数，/>为当前的随机解已获得的最优解，/>为所有随机解已获得的最优解；
根据所述式（2）迭代预设次数，以更新每个以及每个/>；
分别判断每个相比于上一次迭代的第三差值是否小于等于第一预设适应阈值；
若是，则分别判断每个相比于上一次迭代的第四差值是否小于等于第二预设适应阈值；
若是，则判定已获得所述最大值。
作为本申请的进一步改进，根据所述式（2）迭代预设次数，以更新每个和每个/>，包括：
根据式（3）优化所述惯性系数：
（3）；
其中，为优化后的惯性系数，/>为初始惯性系数，/>为迭代至最大次数的惯性系数，/>为最大迭代次数。
作为本申请的进一步改进，根据式（1）赋予至少两个随机解，定义所有随机解的结果为所述最大值，包括：
基于每个网格单元分别定义一个随机解，所有随机解具有所述线性连接关系；
定义所有随机解的结果为所述最大值。
作为本申请的进一步改进，基于所述设备链中所有网格单元的所述线性连接关系作为约束条件分别赋予所有随机解，包括：
以所述预设延伸范围为半径、分别以每个随机解为圆心在所述平面布局建立平面圆，每个平面圆中有且只有一个随机解；
根据所述约束条件定义相邻的平面圆的间距不超过预设阈值。
为实现上述目的，本申请还提供了如下技术方案：
一种化工泵体加工设备的布局装置，其应用于如上述的化工泵体加工设备的布局方法，所述化工泵体加工设备的布局装置包括：
平面布局生成模块，用于根据第一预设策略获取所述厂房的平面建筑信息，并根据所述建筑信息以预设比例尺生成平面布局；
网格单元与设备链生成模块，用于基于所述预设比例尺分别将所述物料堆放单元、所述车加工单元、所述镗加工单元、所述划钻加工单元、所述水压试验单元转换为线性连续的网格单元，每个网格单元的一个侧边与相邻的网格单元的一个侧边平行以形成一条设备链；
网格单元与总面积比值获取模块，用于输出所有网格单元至所述平面布局并获取所有网格单元的第一总面积与所述平面布局的总面积的第一比值；
比值区间与优选设备链长度定义模块，用于根据第二预设策略定义至少两个连续的比值区间，基于每个比值区间定义一个优选设备链长度，所有优选设备链长度的长度数值根据所有比值区间的比值数值依次增加而依次减少；
设备链实际长度与优选设备链长度差值获取模块，用于与获取符合所述第一比值的比值区间以及对应的优选设备链长度，并获取所述设备链的实际长度与对应的优选设备链长度的第一差值；
设备链拐点添加模块，用于根据所述第一差值在所述设备链中添加至少一个拐点，直至转向后的设备链的单方向最大长度等于对应的优选设备链长度；
设备布局生成模块，用于在所述平面布局中输出转向后的设备链以生成设备布局。
为实现上述目的，本申请还提供了如下技术方案：
一种电子设备，包括处理器、以及与所述处理器耦接的存储器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令；所述处理器执行所述存储器存储的所述程序指令时实现如上述的化工泵体加工设备的布局方法。
为实现上述目的，本申请还提供了如下技术方案：
一种存储介质，所述存储介质内存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现能够实现如上述的化工泵体加工设备的布局方法。
本申请通过获取厂房的平面建筑信息并以预设比例尺生成平面布局，再将物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元转换为线性连续的网格单元，相邻的网格单元依次连接进而形成一条设备链，通过获取所有网格单元的总面积与平面布局的总面积的比值来向设备链中添加至少一个拐点，使得设备链转向后的最长长度减少。本申请摒弃了传统加工设备按设备类型布局于不同厂房内的缺点，将设备布局按泵体加工工艺流程进行布局，缩短加工工序间转运距离，转运方式可采用传送带及区域吊臂直接连接以满足线性连接关系，从而提高了零件运转效率以及整体生产效率。
附图说明
图1为本申请化工泵体加工设备的布局方法一个实施例的步骤流程示意图；
图2为本申请化工泵体加工设备的布局方法一个实施例经过matlab计算后的W型布局的布局连接关系示意图；
图3为本申请化工泵体加工设备的布局方法一个实施例经过matlab计算后的U型布局的布局连接关系示意图；
图4为本申请化工泵体加工设备的布局装置一个实施例的功能模块示意图；
图5为本申请电子设备一个实施例的结构示意图；
图6为本申请存储介质一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
如图1所示，本实施例提供了化工泵体加工设备的布局方法的一个实施例，在本实施例中，化工泵体加工设备安装于厂房内，化工泵体加工设备包括沿工序顺序具有线性连接关系的物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元。
优选地，物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元为泵体加工的主要工序单元。在实际应用过程中，车加工单元通常包括4台各类立车，保证了可以生产各种口径及各种精度的泵体，立车主要加工泵体的装配密封面，内腔及进口法兰面；镗加工单元通常由2台普通坐标镗床组成，可以加工泵体大小规格不一的出口法兰，底脚。划钻单元通常由划线平板及2台摇臂钻床组成，主要完成泵体上各过孔、螺孔、排液孔等孔位的加工；水压试验单元主要用于完成泵体水压试验，主要验证泵体在试验压力下是否出现泄漏，冒汗等缺陷。
优选地，相邻的加工单元之间可通过传送带连接，或者通过区域吊臂转运。
需要说明的是，本实施例中的物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元均为泵加工的现有技术，且本实施例并未对各个单元中的任何一个进行内部结构改进，本实施例不再赘述各个单元的详细结构，后续若涉及附图展示将以方框代替各个单元。
进一步说明，为防止各个单元存在不清楚的问题，本实施例给出各个单元的元器件：
①车加工单元由4台型号分别为CA5225、C5116、CA5112E、CK518（该型号为业界通用型号，并非商用宣传，下同）立车组成，4台立车加工直径范围分别是2.5米、1.6米、1.25米、0.8米。立车按2.5米、0.8米、1.6米、1.25米规格以直线横排顺序布局，完成泵体φ200mm-φ1200mm加工尺寸在立车上的车削加工。
②镗加工单元由2台型号为TX6113、TX68的镗床组成，2台镗床按TX6113、TX68型号及规格大小以直线横排顺序布局，完成泵体100mm至1200mm范围加工尺寸在镗床上的镗削加工。
③划钻加工单元是由1块规格是宽2000mm长4000mm的划线平板及2台型号为Z3050、Z3080摇臂钻床组成，2台摇臂钻床的加工范围是φ5mm-φ80mm。
进一步说明，物料堆放单元不具有复杂结构，仅为堆放区域；水压试验单元为现有的整机设备，水压试验单元的内部结构与本实施例的侧重点无关联，故不再赘述。
该布局方法包括如下步骤：
步骤S1，根据第一预设策略获取厂房的平面建筑信息，并根据建筑信息以预设比例尺生成平面布局。
优选地，第一预设策略为获取厂房的平面建筑信息的策略，可通过遥感解译、现场测绘测量、无人机摄影测量、三维激光扫描等数字模型获取策略中的一种或多种组合进行获取。
步骤S2，基于预设比例尺分别将物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元转换为线性连续的网格单元，每个网格单元的一个侧边与相邻的网格单元的一个侧边平行以形成一条设备链。
优选地，为了保证生产工艺的连续性，物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元按照顺序依次摆放；由于每个网格单元的一个侧边与相邻的网格单元的一个侧边平行，此处限定了相邻的网格单元以面对面。
步骤S3，输出所有网格单元至平面布局并获取所有网格单元的第一总面积与平面布局的总面积的第一比值。
优选地，“第一总面积”为所有网格单元的总面积，第一总面积中的“第一”仅用于与后续的第二总面积进行区分，若省去“第一”则会与后续“第二总面积”所代表的内容产生歧义。
可以理解为，总面积可以是实际设备的占地面积，也可以是平面布局中经过比例尺缩放的布局占用面积，两者的区别仅在于是否加入了比例尺。
需要说明的是，本实施例中有关于“第一”“第二”的前缀，均仅用于区分同一个客体位于不同的应用场景，“第一”“第二”后续衔接的名词若内容相同则语义相同，再次申明，本实施例中的术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
同理地，“第一比值”为所有网格单元的第一总面积与平面布局的总面积的比值，该比值的区间为[0，1]此处的“第一”同样为与“第二”进行区分，以避免与“第二比值”产生歧义。
步骤S4，根据第二预设策略定义至少两个连续的比值区间，基于每个比值区间定义一个优选设备链长度，所有优选设备链长度的长度数值根据所有比值区间的比值数值依次增加而依次减少。
优选地，第二预设策略可根据用户需求、厂房所需人工操作面积进行设定，本实施例给出下“表1”作为比值区间和优选设备链长度的对应关系的举例说明，为方便说明，本实施例将一个单元的长度定义为1（无单位），即设备链的最长长度为5：
表1：比值区间和优选设备链长度的对应关系
需要说明的是，本实施例中第一比值若小于10%，则说明厂房过大，在不摆放其他设备的前提下，各个单元的随意进行摆放，无参考意义；若第一大于80%，则说明厂房过小，摆放各个单元后容易产生拥挤，且不符合安全规范，同样不作考虑。
进一步说明，上述举例中的优选设备链长度的数值若为5，则说明设备链不需要转向，即物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元总体呈直线型摆放即可；若优选设备链长度的数值为4，则说明设备链具有一个拐点，即在第二个单元（车加工单元）或者第四个单元（划钻加工单元）进行转向，总体呈L型；若优选设备链长度的数值为3，则说明设备链具有两个或至少一个拐点，即在第三个单元（镗加工单元）进行转向，在第二个单元（车加工单元）或者第四个单元（划钻加工单元）进行第二次转向。
值得注意的是，若优选设备链长度的数值为3，具有一个特殊情况，即只在第三个单元（镗加工单元）进行转向，此时设备链的两端的长度均为3。
步骤S5，获取符合第一比值的比值区间以及对应的优选设备链长度，并获取设备链的实际长度与对应的优选设备链长度的第一差值。
同理地，“第一差值”中的“第一”与上述说明的原理相同，第一差值为设备链的实际长度与对应的优选设备链长度的差值，例如优选设备链长度的长度为4，设备链的实际长度一般为5，则差值为-1。
步骤S6，根据第一差值在设备链中添加至少一个拐点，直至转向后的设备链的单方向最大长度等于对应的优选设备链长度。
优选地，根据上述的差值为-1，则在第二个单元或第四个单元添加一个拐点即可满足4的优选长度。
优选地，参见上述对于拐点的拓展说明。
步骤S7，在平面布局中输出转向后的设备链以生成设备布局。
进一步地，步骤S3具体包括如下步骤：
步骤S31，以预设延伸范围分别定义物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元的操作占用面积。
步骤S32，根据比例尺将所有操作占用面积输出至平面布局。
步骤S33，获取所有网格单元与所有操作占用面积并作为第二总面积。
步骤S34，获取第二总面积与平面布局的第二比值。
优选地，本实施例步骤S31至步骤S34的设计意图在于将操作占用面积作为附加考虑因素参与比值计算，以保证在布局完成后的设备链能够放置进厂房。
进一步地，步骤S34之后，还包括如下步骤：
步骤S10，获取转向前的设备链的第一操作占用面积和转向后的设备链的第二操作占用面积。
步骤S20，获取第一操作占用面积和第二操作占用面积的第二差值，第二差值即为操作占用面积重合度。
步骤S30，通过粒子群算法获取操作占用面积重合度的最大值。
优选地，此处的粒子群算法可以解除上述实施例中的相邻的网格单元以面对面的限制条件，通过算法模型进一步寻找更小的占用面积，此处的粒子群算法可通过matlab实现。
步骤S40，根据最大值反演推算拐点的所需数量。
优选地，反演是指能够模仿人类智能的计算机程序系统的人工智能系统，它具有学习和推理的功能。例如专家系统、人工神经网络系统等。在反问题求解过程中应用人工智能的方法技术，引导局部或全局最优，这种反演方法称为人工智能反演，现阶段又分为线性反演、迭代反演、最优化反演等。反演为现有技术，且步骤S40为反演的常规应用，通过根据优选设备链长度反过来获取实际设备链的摆放方式，通俗理解为，根据第一差值的具体数值进行反演，例如差值为-1，则仅需保证设备链的实际长度为4即可，在第二个单元或第四个单元添加一个拐点即可满足实际长度为4，由于设备链的长度较短，在实际应用过程中设备链的长度也较短，此处的反演甚至可通过穷举法直接获取设备链的优选长度。
优选地，此处反演推算拐点的所需数量需要根据matlab计算得到的重合度并输出该重合度的布局后直接获取。
步骤S50，将拐点的所需数量输出至设备链以进行转向。
进一步地，步骤S30，具体包括如下步骤：
步骤S301，根据式（1）赋予至少两个随机解，定义所有随机解的结果为最大值。
（1）。
其中，为所有随机解的集合，/>分别为每个随机解，/>为随机解的标号，/>为所有随机解的个数；/>为所有随机解的速度的集合，/>分别为每个随机解的速度。
步骤S302，基于设备链中所有网格单元的线性连接关系作为约束条件分别赋予所有随机解。
步骤S303，基于同一个随机解根据式（2）以预设时间间隔分别更新每个随机解的位置和速度：
（2）。
其中，为当前的随机解在第/>步的速度，/>为当前的随机解在第/>步的速度惯性，/>为惯性系数，/>为当前的随机解的自我认知表征，/>为当前的随机解的社会认知表征；/>与/>均为学习因子，为预设取值范围的随机数，/>为当前的随机解已获得的最优解，/>为所有随机解已获得的最优解。
步骤S304，根据式（2）迭代预设次数，以更新每个以及每个/>。
步骤S305，分别判断每个相比于上一次迭代的第三差值是否小于等于第一预设适应阈值；若每个/>相比于上一次迭代的第三差值均小于等于第一预设适应阈值，则执行步骤S306。
步骤S306，分别判断每个相比于上一次迭代的第四差值是否小于等于第二预设适应阈值；若每个/>相比于上一次迭代的第四差值均小于等于第二预设适应阈值，则执行步骤S307。
步骤S307，判定已获得最大值。
进一步地，根据式（2）迭代预设次数，以更新每个和每个/>，包括：
根据式（3）优化惯性系数：
（3）。
其中，为优化后的惯性系数，/>为初始惯性系数，/>为迭代至最大次数的惯性系数，/>为最大迭代次数。
进一步地，步骤S301具体包括如下步骤：
步骤S3011，基于每个网格单元分别定义一个随机解，所有随机解具有线性连接关系。
步骤S3012，定义所有随机解的结果为最大值。
进一步地，步骤S302具体包括如下步骤：
步骤S3021，以预设延伸范围为半径、分别以每个随机解为圆心在平面布局建立平面圆，每个平面圆中有且只有一个随机解。
步骤S3022，根据约束条件定义相邻的平面圆的间距不超过预设阈值。
优选地，预设阈值可设置为平面圆的半径。
优选地，参见图2，本实施例通过将上述的粒子群算法和各个参数代入matlab计算（动态仿真）得到，在操作占用面积重合度为最大值时，设备链的形状为W型，即物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元的五个单元依次沿“W”的五点端点蛇形排布，形成W型。
优选地，参见图3，本实施例通过将上述的粒子群算法和各个参数代入matlab计算（动态仿真）得到，在操作占用面积重合度仅次于最大值时，设备链的形状为U型，详细形状为上述五个单元中第一个单元（物料堆放单元）与第四个单元（划钻加工单元）对称，第二个单元（车加工单元）与第五个单元（水压试验单元）对称，第三个单元（镗加工单元）位于对称轴上，依次连接每个单元即形成U型。
优选地，图2与图3中的指向箭头可通过传送带替代，或者设置多个能够分别覆盖每个指向箭头的区域吊臂。
优选地，在实际应用过程中，对于某一特定厂房，在本实施例布局前，每个泵体转运工序间大约平均耗费15分钟，那整个工序转运约4次，整个工序大约需要耗费一个小时时间在工件转运上，若再计算上等待行车的时间，单个化工泵的时间成本在两到三个小时；经过本实施例布局后，采用U型布局，由原全工序1小时缩短至现在12分钟以内，转运效率提升5倍以上，泵体生产效率整体提升30%以上。
本实施例通过获取厂房的平面建筑信息并以预设比例尺生成平面布局，再将物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元转换为线性连续的网格单元，相邻的网格单元依次连接进而形成一条设备链，通过获取所有网格单元的总面积与平面布局的总面积的比值来向设备链中添加至少一个拐点，使得设备链转向后的最长长度减少。本申请摒弃了传统加工设备按设备类型布局于不同厂房内的缺点，将设备布局按泵体加工工艺流程进行布局，缩短加工工序间转运距离，转运方式可采用传送带及区域吊臂直接连接以满足线性连接关系，从而提高了零件运转效率以及整体生产效率。
如图4所示，本实施例还提供了化工泵体加工设备的布局装置的一个实施例，在本实施例中，化工泵体加工设备的布局装置应用于如上述实施例中的化工泵体加工设备的布局方法，该化工泵体加工设备的布局装置包括依次电性连接的平面布局生成模块1、网格单元与设备链生成模块2、网格单元与总面积比值获取模块3、比值区间与优选设备链长度定义模块4、设备链实际长度与优选设备链长度差值获取模块5、设备链拐点添加模块6、设备布局生成模块7。
其中，平面布局生成模块1用于根据第一预设策略获取厂房的平面建筑信息，并根据建筑信息以预设比例尺生成平面布局；网格单元与设备链生成模块2用于基于预设比例尺分别将物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元转换为线性连续的网格单元，每个网格单元的一个侧边与相邻的网格单元的一个侧边平行以形成一条设备链；网格单元与总面积比值获取模块3用于输出所有网格单元至平面布局并获取所有网格单元的第一总面积与平面布局的总面积的第一比值；比值区间与优选设备链长度定义模块4用于根据第二预设策略定义至少两个连续的比值区间，基于每个比值区间定义一个优选设备链长度，所有优选设备链长度的长度数值根据所有比值区间的比值数值依次增加而依次减少；设备链实际长度与优选设备链长度差值获取模块5用于与获取符合第一比值的比值区间以及对应的优选设备链长度，并获取设备链的实际长度与对应的优选设备链长度的第一差值；设备链拐点添加模块6用于根据第一差值在设备链中添加至少一个拐点，直至转向后的设备链的单方向最大长度等于对应的优选设备链长度；设备布局生成模块7用于在平面布局中输出转向后的设备链以生成设备布局。
进一步地，网格单元与总面积比值获取模块包括依次电性连接的第一网格单元与总面积比值获取子模块、第二网格单元与总面积比值获取子模块、第三网格单元与总面积比值获取子模块、第四网格单元与总面积比值获取子模块；第一网格单元与总面积比值获取子模块与网格单元与设备链生成模块电性连接，第四网格单元与总面积比值获取子模块与比值区间与优选设备链长度定义模块电性连接。
其中，第一网格单元与总面积比值获取子模块用于以预设延伸范围分别定义物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元的操作占用面积；第二网格单元与总面积比值获取子模块用于根据比例尺将所有操作占用面积输出至平面布局；第三网格单元与总面积比值获取子模块用于获取所有网格单元与所有操作占用面积并作为第二总面积；第四网格单元与总面积比值获取子模块用于获取第二总面积与平面布局的第二比值。
进一步地，网格单元与总面积比值获取模块包括依次电性连接的第五网格单元与总面积比值获取子模块、第六网格单元与总面积比值获取子模块、第七网格单元与总面积比值获取子模块、第八网格单元与总面积比值获取子模块、第九网格单元与总面积比值获取子模块；第五网格单元与总面积比值获取子模块与第四网格单元与总面积比值获取子模块电性连接，第九网格单元与总面积比值获取子模块与优选设备链长度定义模块电性连接。
其中，第五网格单元与总面积比值获取子模块用于获取转向前的设备链的第一操作占用面积和转向后的设备链的第二操作占用面积；第六网格单元与总面积比值获取子模块用于获取第一操作占用面积和第二操作占用面积的第二差值，第二差值即为操作占用面积重合度；第七网格单元与总面积比值获取子模块用于通过粒子群算法获取操作占用面积重合度的最大值；第八网格单元与总面积比值获取子模块用于根据最大值反演推算拐点的所需数量；第九网格单元与总面积比值获取子模块用于将拐点的所需数量输出至设备链以进行转向。
进一步地，第七网格单元与总面积比值获取子模块包括依次电性连接的第一粒子群计算单元、第二粒子群计算单元、第三粒子群计算单元、第四粒子群计算单元、第五粒子群计算单元、第六粒子群计算单元、第七粒子群计算单元；第一粒子群计算单元与第六网格单元与总面积比值获取子模块电性连接，第七粒子群计算单元与第八网格单元与总面积比值获取子模块。
其中，第一粒子群计算单元用于根据式（1）赋予至少两个随机解，定义所有随机解的结果为最大值。
（1）。
其中，为所有随机解的集合，/>分别为每个随机解，/>为随机解的标号，/>为所有随机解的个数；/>为所有随机解的速度的集合，/>分别为每个随机解的速度。
第二粒子群计算单元用于基于设备链中所有网格单元的线性连接关系作为约束条件分别赋予所有随机解。
第三粒子群计算单元用于基于同一个随机解根据式（2）以预设时间间隔分别更新每个随机解的位置和速度：
（2）。
其中，为当前的随机解在第/>步的速度，/>为当前的随机解在第/>步的速度惯性，/>为惯性系数，/>为当前的随机解的自我认知表征，/>为当前的随机解的社会认知表征；/>与/>均为学习因子，为预设取值范围的随机数，/>为当前的随机解已获得的最优解，/>为所有随机解已获得的最优解。
第四粒子群计算单元用于根据式（2）迭代预设次数，以更新每个以及每个。
第五粒子群计算单元用于分别判断每个相比于上一次迭代的第三差值是否小于等于第一预设适应阈值。
第六粒子群计算单元用于若每个相比于上一次迭代的第三差值均小于等于第一预设适应阈值，则分别判断每个/>相比于上一次迭代的第四差值是否小于等于第二预设适应阈值。
第七粒子群计算单元用于若每个相比于上一次迭代的第四差值均小于等于第二预设适应阈值，则判定已获得最大值。
进一步地，第四粒子群计算单元还用于根据式（3）优化惯性系数：
（3）。
其中，为优化后的惯性系数，/>为初始惯性系数，/>为迭代至最大次数的惯性系数，/>为最大迭代次数。
进一步地，第一粒子群计算单元还用于基于每个网格单元分别定义一个随机解，所有随机解具有线性连接关系；定义所有随机解的结果为最大值。
进一步地，第二粒子群计算子单元还用于以预设延伸范围为半径、分别以每个随机解为圆心在平面布局建立平面圆，每个平面圆中有且只有一个随机解；根据约束条件定义相邻的平面圆的间距不超过预设阈值。
需要说明的是，本实施例为基于上述方法实施例的功能模块装置实施例，本实施例的优选、拓展、限定、举例参见上述方法实施例即可，本实施例不再赘述。
本实施例通过获取厂房的平面建筑信息并以预设比例尺生成平面布局，再将物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元转换为线性连续的网格单元，相邻的网格单元依次连接进而形成一条设备链，通过获取所有网格单元的总面积与平面布局的总面积的比值来向设备链中添加至少一个拐点，使得设备链转向后的最长长度减少。本申请摒弃了传统加工设备按设备类型布局于不同厂房内的缺点，将设备布局按泵体加工工艺流程进行布局，缩短加工工序间转运距离，转运方式可采用传送带及区域吊臂直接连接以满足线性连接关系，从而提高了零件运转效率以及整体生产效率。
如图5所示，本实施例提供了电子设备的一个实施例，在本实施例中，该电子设备8包括处理器81及和处理器81耦接的存储器82。
存储器82存储有用于实现上述任一实施例的化工泵体加工设备的布局方法的程序指令。
处理器81用于执行存储器82存储的程序指令以进行化工泵体加工设备的布局。
其中，处理器81还可以称为CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）。处理器81可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器81还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
进一步地，图4为本申请一实施例的存储介质的结构示意图，本申请实施例的存储介质9存储有能够实现上述所有方法的程序指令91，其中，该程序指令91可以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（processor）执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本申请并不限制于以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本申请的范畴之中，因此，在不脱离本申请的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本申请的范围内。
Claims (8)
1.一种化工泵体加工设备的布局方法，所述化工泵体加工设备安装于厂房内，所述化工泵体加工设备包括沿工序顺序具有线性连接关系的物料堆放单元、车加工单元、镗加工单元、划钻加工单元、水压试验单元，其特征在于，所述布局方法包括：
根据第一预设策略获取所述厂房的平面建筑信息，并根据所述建筑信息以预设比例尺生成平面布局；
基于所述预设比例尺分别将所述物料堆放单元、所述车加工单元、所述镗加工单元、所述划钻加工单元、所述水压试验单元转换为线性连续的网格单元，每个网格单元的一个侧边与相邻的网格单元的一个侧边平行以形成一条设备链；
输出所有网格单元至所述平面布局并获取所有网格单元的第一总面积与所述平面布局的总面积的第一比值；
根据第二预设策略定义至少两个连续的比值区间，基于每个比值区间定义一个优选设备链长度，所有优选设备链长度的长度数值根据所有比值区间的比值数值依次增加而依次减少；
获取符合所述第一比值的比值区间以及对应的优选设备链长度，并获取所述设备链的实际长度与对应的优选设备链长度的第一差值；
根据所述第一差值在所述设备链中添加至少一个拐点，直至转向后的设备链的单方向最大长度等于对应的优选设备链长度；
在所述平面布局中输出转向后的设备链以生成设备布局；
输出所有网格单元至所述平面布局并获取所有网格单元的第一总面积与所述平面布局的总面积的第一比值，包括：
以预设延伸范围分别定义所述物料堆放单元、所述车加工单元、所述镗加工单元、所述划钻加工单元、所述水压试验单元的操作占用面积；
根据所述比例尺将所有操作占用面积输出至所述平面布局；
获取所有网格单元与所有操作占用面积并作为第二总面积；
获取所述第二总面积与所述平面布局的第二比值；
获取所述第二总面积与所述平面布局的第二比值，之后，还包括：
获取转向前的设备链的第一操作占用面积和转向后的设备链的第二操作占用面积；
获取所述第一操作占用面积和所述第二操作占用面积的第二差值，所述第二差值即为操作占用面积重合度；
通过粒子群算法获取所述操作占用面积重合度的最大值；
根据所述最大值反演推算所述拐点的所需数量；
将所述拐点的所需数量输出至所述设备链以进行转向。
2.根据权利要求1所述的化工泵体加工设备的布局方法，其特征在于，通过粒子群算法获取所述操作占用面积重合度的最大值，包括：
根据式（1）赋予至少两个随机解，定义所有随机解的结果为所述最大值；
（1）；
其中，为所有随机解的集合，/>分别为每个随机解，/>为随机解的标号，为所有随机解的个数；/>为所有随机解的速度的集合，/>分别为每个随机解的速度；
基于所述设备链中所有网格单元的所述线性连接关系作为约束条件分别赋予所有随机解；
基于同一个随机解根据式（2）以预设时间间隔分别更新每个随机解的位置和速度：
（2）；
其中，为当前的随机解在第/>步的速度，/>为当前的随机解在第/>步的速度惯性，/>为惯性系数，/>为当前的随机解的自我认知表征，为当前的随机解的社会认知表征；/>与/>均为学习因子，为预设取值范围的随机数，/>为当前的随机解已获得的最优解，/>为所有随机解已获得的最优解；
根据所述式（2）迭代预设次数，以更新每个以及每个/>；
分别判断每个相比于上一次迭代的第三差值是否小于等于第一预设适应阈值；
若是，则分别判断每个相比于上一次迭代的第四差值是否小于等于第二预设适应阈值；
若是，则判定已获得所述最大值。
3.根据权利要求2所述的化工泵体加工设备的布局方法，其特征在于，根据所述式（2）迭代预设次数，以更新每个和每个/>，包括：
根据式（3）优化所述惯性系数：
（3）；
其中，为优化后的惯性系数，/>为初始惯性系数，/>为迭代至最大次数的惯性系数，/>为最大迭代次数。
4.根据权利要求2所述的化工泵体加工设备的布局方法，其特征在于，根据式（1）赋予至少两个随机解，定义所有随机解的结果为所述最大值，包括：
基于每个网格单元分别定义一个随机解，所有随机解具有所述线性连接关系；
定义所有随机解的结果为所述最大值。
5.根据权利要求4所述的化工泵体加工设备的布局方法，其特征在于，基于所述设备链中所有网格单元的所述线性连接关系作为约束条件分别赋予所有随机解，包括：
以所述预设延伸范围为半径、分别以每个随机解为圆心在所述平面布局建立平面圆，每个平面圆中有且只有一个随机解；
根据所述约束条件定义相邻的平面圆的间距不超过预设阈值。
6.一种化工泵体加工设备的布局装置，其应用于如权利要求1至5之一所述的化工泵体加工设备的布局方法，其特征在于，所述化工泵体加工设备的布局装置包括：
平面布局生成模块，用于根据第一预设策略获取所述厂房的平面建筑信息，并根据所述建筑信息以预设比例尺生成平面布局；
网格单元与设备链生成模块，用于基于所述预设比例尺分别将所述物料堆放单元、所述车加工单元、所述镗加工单元、所述划钻加工单元、所述水压试验单元转换为线性连续的网格单元，每个网格单元的一个侧边与相邻的网格单元的一个侧边平行以形成一条设备链；
网格单元与总面积比值获取模块，用于输出所有网格单元至所述平面布局并获取所有网格单元的第一总面积与所述平面布局的总面积的第一比值；
比值区间与优选设备链长度定义模块，用于根据第二预设策略定义至少两个连续的比值区间，基于每个比值区间定义一个优选设备链长度，所有优选设备链长度的长度数值根据所有比值区间的比值数值依次增加而依次减少；
设备链实际长度与优选设备链长度差值获取模块，用于与获取符合所述第一比值的比值区间以及对应的优选设备链长度，并获取所述设备链的实际长度与对应的优选设备链长度的第一差值；
设备链拐点添加模块，用于根据所述第一差值在所述设备链中添加至少一个拐点，直至转向后的设备链的单方向最大长度等于对应的优选设备链长度；
设备布局生成模块，用于在所述平面布局中输出转向后的设备链以生成设备布局。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、以及与所述处理器耦接的存储器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令；所述处理器执行所述存储器存储的所述程序指令时实现如权利要求1至5中任一项所述的化工泵体加工设备的布局方法。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质内存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现能够实现如权利要求1至5中任一项所述的化工泵体加工设备的布局方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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