(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210699360.X (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 石河子大 学 地址 832003 新疆维吾尔自治区石河子市 北四路石河子大学北区机械电气工程 学院 (72)发明人 赵永满　潘荣顺　余佳昊　周雪　 魏子凯　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 一种基于多目标优化和VIKOR方法的复杂机 械产品的选择装配优化和决策方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于多目标优化和VIKOR 方法的复杂机械产品的选择装配优化和决策方 法， 属于制造质量预测和控制领域， 步骤如下： 针 对包含多种零件的复杂机械产品的批量选择装 配问题， 构建装配体的多维装配关系模型； 基于 上述装配关系模型和装配质量要求构建多零件 的批量选 择装配的多目标优化模 型； 利用多目标 优化算法求解所述多目标优化模型得到大量帕 累托最优解； 利用VIKOR方法对帕累托最优解集 进行排序选出最优折衷解。 本发 明考虑了装配过 程对复杂机械产品质量影 响， 解决了传统装配方 式批量装配成功率低和质量不稳定的问题， 提高 装配成功率的同时可以更加有效的优化装配效 果并合理的选择装配方案， 为实现复杂机械产品 的质量控制提供技 术支撑。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115034070 A 2022.09.09 CN 115034070 A 1.一种基于多目标优化和VIKOR方法的复杂机械产品的选择装配优化和决策方法， 其 特征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 针对包含多种零件的复杂机械产品的批量选择装配问题， 构建装配体的多维装 配关系模型； 步骤2： 基于上述装配关系模型和装配质量要求构建多零件的批量选择装配的多目标 优化模型； 步骤3： 利用多目标优化 算法求解所述多目标优化模型 得到帕累托 最优解集； 步骤4： 基于步骤3得到的帕累托最优解集和改进VIKOR方法选出最优折衷选择装配方 案。 2.根据权利要求1所述一种基于多目标优化和VIKOR方法的复杂机械产品的选择装配 优化和决策方法， 其特征在于， 步骤1所述复杂机械产品具体为： 同一零件的不同特征尺寸 构成不同的尺寸链的组成环； 同一零件的同一特征尺寸构成多个不同尺寸链的组成环； 一 个产品由多个不同类型零件构成， 不同类型零件数量 不同。 3.根据权利要求1所述一种基于多目标优化和VIKOR方法的复杂机械产品的选择装配 优化和决策方法， 其特征在于， 步骤1所述构建装配体的多维装配关系模型具体步骤为： 确 定产品结构， 需要的零件种类数量； 分析和确定每个零件的特征尺寸； 分析产品的各个装配 关系， 确定每个质量要求相关的配合关系和质量特征； 利用多色集合理论对装配结构进行 形式化表达， 建立装配 体的多维装配关系模型。 4.根据权利要求1所述一种基于多目标优化和VIKOR方法的复杂机械产品的选择装配 优化和决策 方法， 其特 征在于， 步骤2所述批量选择装配的多目标优化模型 具体包括： 1)装配成功率： 在对现有待装配零件进行选择装配时， 在满足其余装配要求的条件下， 应尽可能获得 更多成功的装配 体； 假设共有 ns组零件进行选择装配在满足一定装配精度的约束下， 经过选择装配共获得 na组合格装配 体， 则选配方案 X中装配成功率 ηs： 2)装配体质量损失： 以单个质量要求的平均质量损失函数 L(yij)为优化目标函数： 其中Ti代表第i个质量要求的设计值范围宽度， yij表示第j组装配体第 i个质量要求实 际值， M表示第 i个质量要求的最佳值， λ为装配失败的质量损失成本； [M－ αTi]∪[M＋βTi]表 示第i个质量要求的设计质量要求值的具体范围， α + β =1；L(yij)是表示第 j组装配体第i个质 量要求的质量损失， L(yi)是选择装配方案内所有装配体第 i个质量要求的质量损失和的均 值； 3)批量选择装配的多目标优化模型： 复杂机械产品批量装配的质量和选择方案的优劣 由批量装配的装配成功 率和产品的质量损失共同评价， 装配方案需要综合考虑选配 成功率权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115034070 A 2和各质量要求的质量损失： 式中，m为优化目标函数个数， m=n+1,n为质量要求的个数； f(X)为目标向量 f1(X), f2 (X),  …  ,fm(X) 表示向量中的每个元素值， X为选择装 配的方案， Oq是Xp的定义域， 表示1到 q的全排列， q表示同一类型组件的数量。 5.根据权利要求1所述一种基于多目标优化和VIKOR方法的复杂机械产品的选择装配 优化和决策方法， 其特征在于， 利用多目标优化算法对步骤2所述批量选择装配的多目标优 化模型进行求解， 求解多目标优化模型的方法包括但不限于： NSGA ‑II,NASGA ‑III,MOEA /D, MOPSO等多目标优化 算法。 6.根据权利要求1所述一种基于多目标优化和VIKOR方法的复杂机械产品的选择装配 优化和决策方法， 其特征在于， 步骤4所述基于步骤3得到的帕累托最优解集和改进V IKOR方 法选出最优折衷选择装配方案， VIKOR方法具体步骤如下： 汇总步骤3中得到的帕累托最优解集汇总 n个Pareto最优解在相应优化目标下的 m个适 应度值， 并进行归一 化得到fn×m； 熵权法确定客观权重， 三角模糊数确定主观权重， 乘除法确定组合权重 ω， 并建立标准 决策矩阵 ω·fn×m； 确定正负理想解和临界评价 值； 计算各Pareto 最优解的群 体效用值 Si和个体遗憾值 Ri； 计算各Pareto 最优解方案的折衷值 Qi； 按照Qi值递增的方式对Pateto最优解集 X进行排序得到 X1, X2,…, Xn， 若X1为最优选择 装配方案， 且同时满足条件1和条件2， X1就是在决策 过程最稳定的方案； 条件1：Q(X1)－Q(X2)≧1/(n－1) 条件2： 选择装配方案在基于 Q值排序后， 排序第一位的方案 X1必须比排序第2位方案 X2 的S值或者R值表现更好； 若以上两个条件不能同时成立， 则得到妥协解方案， 分为两种情况： 1若只有条件2不满足， 则妥协解方案为 X1, X2； 2若条件1不满足， 则妥协 解方案为 X1, X2,…, Xi， 其中i是由Q(X1)－Q(X2) < 1/(n－1) 确定最大化的 i值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115034070 A 3