智能RGV的動態(tài)調(diào)度模型研究

劉飛虎 柴孟茹 郝博

摘 要：本文系統(tǒng)地研究了智能GRV加工系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)度問題，得出本系統(tǒng)的動態(tài)驅(qū)動因子為：時間窗口和故障。首先針對物料加工的三種不同情況，得出該系統(tǒng)受時間驅(qū)動的動態(tài)調(diào)度模型;其次運用MATLAB、仿真軟件等對系統(tǒng)中關(guān)鍵問題進行分析研究，分別建立了基于優(yōu)先級的時間調(diào)度模型、多目標的動態(tài)調(diào)度模型，最后進行相應(yīng)算法的求解。

關(guān)鍵詞：動態(tài)調(diào)度? ; 單目標調(diào)度? ; 多目標調(diào)度? ;最短路徑

引言

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展， 人類社會對物品的各項要求越來越高， 傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。為同時提高柔性和生產(chǎn)效率， 且在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下， 縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期， 降低產(chǎn)品成本， 自動化系統(tǒng)的前沿科技——柔性自動化系統(tǒng)便應(yīng)運而生。智能GRV加工系統(tǒng)解決了機械制造高自動化和高柔性之間的矛盾，它也將成為 21 世紀機械制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。 因此，如何優(yōu)化智能GRV加工系統(tǒng)，提高其生產(chǎn)效率成為了當今一個非常熱門而重要的話題。

1. 模型的建立

1.1模型一的建立

在只有一道工序時，整個CNC加工物料的過程是一個排隊系統(tǒng)。當系統(tǒng)進入非周期狀態(tài)時，需要考慮在時間區(qū)間內(nèi)，所有CNC加工的物料總和達到最大值，這是當只有一個CNC向RGV發(fā)出信號時，RGV向這個CNC移動，當多臺CNC向RGV發(fā)出信號或當RGV在向一個CNC移動的過程中，又接受到了另一個CNC發(fā)出的信號，這是本文任何任務(wù)是可搶占式的?？紤]兩臺CNC到RGV的距離，距離最短的優(yōu)先經(jīng)行上下料。

這時得到一個優(yōu)先級，基于此優(yōu)先級本文建立一個目標函數(shù)的調(diào)度模型。為了刻畫距離，由于CNC本身的大小與研究的問題沒有很大的關(guān)系，本文假設(shè)CNC為一個質(zhì)點，以RGV的運行軌跡的這條直線，建立一維的坐標軸刻畫距離，可得到基于優(yōu)先級的時間調(diào)度模型。

1.2模型二的建立

首先，本文考慮刀具的分配問題，這需要考慮完成第一道時間與第二道時間的時間問題，由公式：

得到了刀具分配的三種情況，對于4個CNC分配一種刀具，4個CNC分配另一種刀具的情況，此時，當RGV接受到一個CNC的信號時，RGV就向這個CNC運動。隨后，本文在考慮優(yōu)先級，當RGV接受到完成第一道工序的CNC與完成第二道工序的CNC的信號時，考慮到效率問題，優(yōu)先前往完成第一道工序的CNC進行工作。當同時接受得到兩個CNC的信號時，優(yōu)先考慮距離，其次在同距離的情況下，進行先來先服務(wù)方式。

考慮到生產(chǎn)車間的實際情況，本文基于這樣的優(yōu)先級建立雙目標的調(diào)度模型使得，在一個時間區(qū)間內(nèi)，產(chǎn)量到達最高，RGV的休閑時間最小，保證RGV的利用率?？傻玫诫p目標調(diào)度模型，然后經(jīng)過模擬得到，對于4個CNC分配同一種刀具，4個CNC分配另一種刀具的情況，當奇數(shù)編號的CNC執(zhí)行第一道工序，偶數(shù)編號的CNC執(zhí)行第二道工序，這樣達到的動態(tài)調(diào)度模型結(jié)果最優(yōu)。

2.模型的求解

2.1模型一的算法流程

由以上的討論，基于優(yōu)先級的實時調(diào)度模型的算法流程如圖1所示。

2.2模型二的算法流程

當工廠面對生產(chǎn)設(shè)備的約束的情況下，要達到最優(yōu)的動態(tài)調(diào)度的算法流程如圖2所示。

結(jié)論：

本文研究的是智能RGV加工系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)度策略，是基于優(yōu)先級的動態(tài)調(diào)度模型。首先通過對得出的數(shù)據(jù)進行分析、優(yōu)化RGV的調(diào)度策略并給出在此調(diào)度策略下的作業(yè)效率。其次根據(jù)模型建立的RGV動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，很好的解決了智能加工系統(tǒng)中的RGV調(diào)度問題。如果要建立更加真實的調(diào)度方案，可以調(diào)查RGV的真實運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析數(shù)據(jù)，得到更優(yōu)的調(diào)度方案。

參考文獻：

[1]薛定宇，陳陽泉.高等應(yīng)用數(shù)學問題的MATLAB 求解[M].北京：清華大學出版社，2004.

[2]鄧澤林，黃文奇，周立剛.求解車間作業(yè)調(diào)度問題的快速禁忌搜索算法[J].華中科技大學學報（自然科學版），2003（11）：1-3.

[3]孫志峻，朱劍英.具有柔性加工路徑的作業(yè)車間智能優(yōu)化調(diào)度[J].機械科學與技術(shù)，2001（06）：931-932.