基于PDCA蟻群算法在接觸網腕臂預配中應用

摘要：首先介紹了基于PDCA蟻群算法。接著以高鐵接觸網腕臂預配為例，詳細闡述了基于PDCA蟻群算法進行接觸網腕臂預配的應用，主要涉及施工前施工方案確定、施工過程中質量控制以及施工完成后對照檢查是否達到預期質量目標，希望對相關的工程提供借鑒與幫助。

關鍵詞：PDCA;蟻群算法;腕臂預配

電氣化鐵路接觸網是高鐵列車在線路上正常安全運行的唯一能源供給系統，腕臂是接觸網系統中用于支撐輸電線的關鍵裝置。現有的接觸網腕臂預配方法，主要存在以下問題：一是人工參與過多;二是腕臂管重量大，人工搬運耗時費力;三是數據管理難度雜亂，不成體系。經過課題組的反復調查，擬采用“工業機器人”、“自動噴碼數據系統”、“伺服電機技術”等，代替常規的人工進行作業。然后通過對PDCA蟻群算法的深入研究，結合實際接觸網腕臂預配規則，達到了快速有效地得出接觸網腕臂的優化裝配序列、提高裝配序列規劃的效率和質量的目的。

一、基于PDCA蟻群算法框架

PDCA循環又叫質量環，它由4部分組成，Plan（計劃）、Do（執行）、Check（檢查）和Adjust（修正、校準），是一個呈梯形上升的循環體?；赑DCA循環的蟻群算法總體思路如圖1所示。這種理念類似于蟻群算法的基本原理：螞蟻本身是一個弱小個體，但它可以通過群體效應，相互協調、合作完成相對比較復雜的任務。

權值確定。將某個任務抽象成一只螞蟻，每只螞蟻都必須有記憶能力。通過對照關系模型G中的數據確定權值。為每只螞蟻配備一個PG禁忌列表，用來記錄當前螞蟻是否已分配出去。

（二）與方法的匹配。針對一個任務可以多種操作方法，一種方法可以被多個任務采用，需在關系模型中找到哪個任務最適合采取哪種方法。

（三）信息素選擇。信息素是已采用方法對于某個任務完成情況的影響程度。信息素的揮發特性主要包括：操作人員工作狀態、心情，以及其它因素影響，還應包括工作環境、工作對象狀態等。

（四）算法正反饋和負反饋的有效運用。為防止算法過早收斂和運算時間過長，選用MMAS算法中的信息素策略，為滿足算法對隨機性的要求，在算法中應用概率選擇。

二、PDCA蟻群算法應用

（一）Plan（計劃）階段-確定目標

研發一種高速鐵路接觸網腕臂預配生產線代替傳統人工預配方式，在腕臂管件轉運、切割、噴碼、螺栓緊固、零部件安裝工序中實現全自動化，具備數據管理系統，提升腕臂預配的效率和精度。將1套腕臂預配作業時間由30分鐘縮短為5分鐘。

（二）Do（執行）階段-重點對象選擇、裝配

1、重點控制對象選擇

根據設計需求，結合各重點控制對象具體要求，按照PDCA循環法完成了機器人、數據標記工具、噴碼機型號、切割工具、伺服電機、腕臂制作結構材質等重點控制對象的選擇，確定了最佳方案。

2、采用蟻群算法完成腕臂裝配

（1）裝配模型信息

（四） Action（處理階段）-總結成果

基于工業機器人的智能化腕臂預配新方法，采用PDCA蟻群算法進行腕臂預配，利用工業機器人實現腕臂全自動化搬運，力矩緊固、切割、噴碼等創新功能，較人工方式更迅速、更便捷、預配精度更高、所需時間更短，保證了腕臂預配效率和質量。實踐證明，該研究成果所形成技術可廣泛應用于各類型制式接觸網工程腕臂預配，提高施工預配效率，保證腕臂精度，達到一次性成型，具有一定推廣應用價值。

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作者簡介：

程崢（1987.11），男，漢族，武漢，工程師，工程碩士在讀，中鐵十一局集團電務工程有限公司，電氣工程