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

關(guān)鍵詞：PDCA;蟻群算法;腕臂預(yù)配

電氣化鐵路接觸網(wǎng)是高鐵列車在線路上正常安全運行的唯一能源供給系統(tǒng)，腕臂是接觸網(wǎng)系統(tǒng)中用于支撐輸電線的關(guān)鍵裝置。現(xiàn)有的接觸網(wǎng)腕臂預(yù)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(shù)據(jù)管理難度雜亂，不成體系。經(jīng)過課題組的反復(fù)調(diào)查，擬采用“工業(yè)機器人”、“自動噴碼數(shù)據(jù)系統(tǒng)”、“伺服電機技術(shù)”等，代替常規(guī)的人工進行作業(yè)。然后通過對PDCA蟻群算法的深入研究，結(jié)合實際接觸網(wǎng)腕臂預(yù)配規(guī)則，達到了快速有效地得出接觸網(wǎng)腕臂的優(yōu)化裝配序列、提高裝配序列規(guī)劃的效率和質(zhì)量的目的。

一、基于PDCA蟻群算法框架

PDCA循環(huán)又叫質(zhì)量環(huán)，它由4部分組成，Plan（計劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查）和Adjust（修正、校準），是一個呈梯形上升的循環(huán)體?；赑DCA循環(huán)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(yīng)，相互協(xié)調(diào)、合作完成相對比較復(fù)雜的任務(wù)。

權(quán)值確定。將某個任務(wù)抽象成一只螞蟻，每只螞蟻都必須有記憶能力。通過對照關(guān)系模型G中的數(shù)據(jù)確定權(quán)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(wù)可以多種操作方法，一種方法可以被多個任務(wù)采用，需在關(guān)系模型中找到哪個任務(wù)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(wù)完成情況的影響程度。信息素的揮發(fā)特性主要包括：操作人員工作狀態(tài)、心情，以及其它因素影響，還應(yīng)包括工作環(huán)境、工作對象狀態(tài)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(yīng)用概率選擇。

二、PDCA蟻群算法應(yīng)用

（一）Plan（計劃）階段-確定目標

研發(fā)一種高速鐵路接觸網(wǎng)腕臂預(yù)配生產(chǎn)線代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工預(yù)配方式，在腕臂管件轉(zhuǎn)運、切割、噴碼、螺栓緊固、零部件安裝工序中實現(xiàn)全自動化，具備數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，提升腕臂預(yù)配的效率和精度。將1套腕臂預(yù)配作業(yè)時間由30分鐘縮短為5分鐘。

（二）Do（執(zhí)行）階段-重點對象選擇、裝配

1、重點控制對象選擇

根據(jù)設(shè)計需求，結(jié)合各重點控制對象具體要求，按照PDCA循環(huán)法完成了機器人、數(shù)據(jù)標記工具、噴碼機型號、切割工具、伺服電機、腕臂制作結(jié)構(gòu)材質(zhì)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(jié)成果

基于工業(yè)機器人的智能化腕臂預(yù)配新方法，采用PDCA蟻群算法進行腕臂預(yù)配，利用工業(yè)機器人實現(xiàn)腕臂全自動化搬運，力矩緊固、切割、噴碼等創(chuàng)新功能，較人工方式更迅速、更便捷、預(yù)配精度更高、所需時間更短，保證了腕臂預(yù)配效率和質(zhì)量。實踐證明，該研究成果所形成技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各類型制式接觸網(wǎng)工程腕臂預(yù)配，提高施工預(yù)配效率，保證腕臂精度，達到一次性成型，具有一定推廣應(yīng)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(wù)工程有限公司，電氣工程