[發(fā)明專利]一種加工車間數(shù)控機床集中調(diào)度系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710979250.8
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107544451B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王晉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航空學(xué)院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 61213 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所
• 代理人: 譚文琰

1.一種加工車間數(shù)控機床集中調(diào)度方法，其特征在于：所采用的集中調(diào)度系統(tǒng)包括對位于加工車間內(nèi)的N個數(shù)控機床進行調(diào)度的調(diào)度控制器(1)、與調(diào)度控制器(1)連接的參數(shù)輸入裝置(2)和對N個所述數(shù)控機床的加工狀態(tài)進行監(jiān)測的機床加工狀態(tài)監(jiān)測裝置，所述調(diào)度控制器(1)與N個所述數(shù)控機床的機床控制器(3)連接；每個所述數(shù)控機床上均布設(shè)有內(nèi)部存儲有該數(shù)控機床編號的機床RFID射頻卡(4)；所述機床加工狀態(tài)監(jiān)測裝置為固定式監(jiān)測裝置或移動式監(jiān)測裝置，所述固定式監(jiān)測裝置包括N個機床監(jiān)測器，每個所述機床監(jiān)測器均為對一個所述數(shù)控機床上布設(shè)的機床RFID射頻卡(4)和該數(shù)控機床所加工工件上布設(shè)的工件RFID射頻卡(5)內(nèi)所存儲信息進行讀取的RFID讀寫裝置(6)，工件RFID射頻卡(5)內(nèi)存儲有工件編號，所述RFID讀寫裝置(6)布設(shè)于所監(jiān)測數(shù)控機床的一側(cè)，所述RFID讀寫裝置(6)與所監(jiān)測數(shù)控機床上布設(shè)的機床RFID射頻卡(4)和該數(shù)控機床所加工工件上布設(shè)的工件RFID射頻卡(5)之間均以無線通信方式進行通信，所述RFID讀寫裝置(6)與調(diào)度控制器(1)連接；所述移動式監(jiān)測裝置包括能在加工車間內(nèi)移動并能移動至各數(shù)控機床所處位置處的電動移動機構(gòu)、對所述電動移動機構(gòu)的移動位置進行實時檢測的位置檢測單元和布設(shè)在所述電動移動機構(gòu)上的RFID讀寫器，所述位置檢測單元布設(shè)在所述電動移動機構(gòu)上，所述RFID讀寫器與各數(shù)控機床上布設(shè)的機床RFID射頻卡(4)和各數(shù)控機床所加工工件上布設(shè)的工件RFID射頻卡(5)之間均以無線通信方式進行通信，所述RFID讀寫器與調(diào)度控制器(1)連接，所述電動移動機構(gòu)由移動控制器進行控制且其與所述移動控制器連接，所述位置檢測單元與所述移動控制器連接，所述移動控制器與上位控制終端之間以無線控制終端進行雙向通信；

利用集中調(diào)度系統(tǒng)進行加工車間數(shù)控機床集中調(diào)度的方法包括以下步驟：

步驟一、調(diào)動啟動：通過參數(shù)輸入裝置(2)輸入預(yù)先制定的調(diào)度計劃表，調(diào)度控制器(1)將所接收調(diào)度計劃表同步傳送至N個所述數(shù)控機床的機床控制器(3)，N個所述數(shù)控機床按照此時所接收的調(diào)度計劃表進行加工；

步驟二、緊急加單加工信息輸入：N個所述數(shù)控機床按照步驟一中所述調(diào)度計劃表加工過程中，采用參數(shù)輸入裝置(2)輸入緊急加單加工信息，并通過調(diào)度控制器(1)對所輸入的所述緊急加單加工信息進行同步記錄；步驟一中所述調(diào)度計劃表為加單前調(diào)度計劃表，所述加單前調(diào)度計劃表存儲于所述調(diào)度控制器(1)內(nèi)；

所述加單前調(diào)度計劃表中包括S個工件的加工調(diào)度信息和N個所述數(shù)控機床的加工調(diào)度信息，每個工件的加工調(diào)度信息均包括該工件所有加工工序的加工調(diào)度信息，每個工件的所有加工工序的加工調(diào)度信息均按照加工先后順序由前至后進行排列；每個所述加工工序的加工調(diào)度信息均包括對該加工工序進行加工的數(shù)控機床的編號、該加工工序的計劃開始加工時間和該加工工序的計劃完成加工時間；其中，S為正整數(shù)，S≥5；N個所述數(shù)控機床的編號分別記作M₁、M₂、…、M_N；

所述加單前調(diào)度計劃表中每個所述數(shù)控機床上完成的所有加工工序的加工調(diào)度信息均組成該數(shù)控機床的加工調(diào)度信息；

所述緊急加單加工信息中包括兩個緊急加工工件的加工信息，兩個所述緊急加工工件的加工工序總數(shù)量均相同且均為Q，其中Q為正整數(shù)且Q≥3；每個所述緊急加工工件的加工信息均包括該工件的Q個加工工序信息，每個所述加工工序信息均包括該加工工序的編號、所述加工車間內(nèi)能完成該加工工序的數(shù)控機床的總數(shù)量以及各數(shù)控機床的編號和對該加工工序的加工所需時間；每個所述緊急加工工件的Q個加工工序均按照加工先后順序由前至后編號；

步驟三、基于非合作博弈的緊急加單調(diào)度：步驟二中緊急加單加工信息輸入完成后，采用參數(shù)輸入裝置(2)輸入緊急加單啟動信息，并采用調(diào)度控制器(1)進行緊急加單調(diào)度；并且，通過所述調(diào)度控制器(1)對當(dāng)前時間進行同步記錄，所記錄的當(dāng)前時間為緊急加單啟動時間；

采用調(diào)度控制器(1)進行緊急加單調(diào)度時，過程如下：

步驟301、緊急加工工件第一個加工工序調(diào)度：采用所述調(diào)度控制器(1)對兩個所述緊急加工工件的第一個加工工序進行調(diào)度；

兩個所述緊急加工工件的第一個加工工序分別記作O₁和O'₁，所述加工車間內(nèi)能完成加工工序O₁的數(shù)控機床的總數(shù)量記作p₁，能完成加工工序O₁的p₁個數(shù)控機床的集合記作M_p1；所述加工車間內(nèi)能完成加工工序O'₁的數(shù)控機床的總數(shù)量記作p'₁，能完成加工工序O'₁的p'₁個數(shù)控機床的集合記作M'_p1；其中，M_p1∩M'_p1＝Φ，Φ表示空集合；p₁和p'₁均為正整數(shù)，p₁≥2，p'₁≥2；

對兩個所述緊急加工工件的第一個加工工序進行調(diào)度時，包括步驟：

步驟3011、加工進度確定：根據(jù)所述加單前調(diào)度計劃表，采用所述調(diào)度控制器(1)對此時N個所述數(shù)控機床的加工進度進行確定；

所確定的此時N個所述數(shù)控機床的加工進度包括此時所述加單前調(diào)度計劃表中未完成加工的工件數(shù)量s₁和各未完成加工工件的未完成加工工序數(shù)量；其中，s₁為正整數(shù)且s₁≤S；

步驟3012、基于非合作博弈的加工工序調(diào)度：根據(jù)步驟3011中所確定的此時N個所述數(shù)控機床的加工進度，采用所述調(diào)度控制器(1)且調(diào)用非合作博弈模型對加工工序O₁和加工工序O'₁分別進行調(diào)度，從M_p1中找出完成加工工序O₁的最優(yōu)數(shù)控機床的編號，并從M'_p1中找出完成加工工序O'₁的最優(yōu)數(shù)控機床的編號；

本步驟中，完成加工工序O₁的最優(yōu)數(shù)控機床為對加工工序O₁進行加工的數(shù)控機床，完成加工工序O'₁的最優(yōu)數(shù)控機床為對加工工序O'₁進行加工的數(shù)控機床；

步驟3013、調(diào)度計劃表更新：根據(jù)步驟3012中所確定的對加工工序O₁進行加工的數(shù)控機床和對加工工序O'₁進行加工的數(shù)控機床，并結(jié)合步驟3011中所確定的此時N個所述數(shù)控機床的加工進度，采用所述調(diào)度控制器(1)對步驟3011中所述加單前調(diào)度計劃表進行更新，獲得更新后的調(diào)度計劃表；

本步驟中，更新后的調(diào)度計劃表中添加有加工工序O₁的加工調(diào)度信息和加工工序O'₁的加工調(diào)度信息；

加工工序O₁的加工調(diào)度信息和加工工序O'₁的加工調(diào)度信息均包括對該加工工序進行加工的數(shù)控機床的編號、該加工工序的計劃開始加工時間和該加工工序的計劃完成加工時間；

本步驟中，獲得更新后的調(diào)度計劃表后，采用調(diào)度控制器(1)將此時更新后的調(diào)度計劃表同步傳送至N個所述數(shù)控機床的機床控制器(3)，N個所述數(shù)控機床按照此時所接收的調(diào)度計劃表進行加工，直至兩個所述緊急加工工件的第一個加工工序均加工完成后，完成兩個所述緊急加工工件的第一個加工工序的調(diào)度過程；

步驟302、緊急加工工件下一個加工工序調(diào)度：采用所述調(diào)度控制器(1)對兩個所述緊急加工工件的下一個加工工序進行調(diào)度；

兩個所述緊急加工工件的下一個加工工序分別記作O_q和O'_q，所述加工車間內(nèi)能完成加工工序O_q的數(shù)控機床的總數(shù)量記作p_q，能完成加工工序O_q的p_q個數(shù)控機床的集合記作M_pq；所述加工車間內(nèi)能完成加工工序O'_q的數(shù)控機床的總數(shù)量記作p'_q，能完成加工工序O'_q的p'_q個數(shù)控機床的集合記作M'_pq；其中，M_pq∩M'_pq＝Φ，Φ表示空集合；p_q和p'_q均為正整數(shù)，p_q≥2，p'_q≥2；q為緊急加工工件的加工工序編號，q為正整數(shù)且q＝2、3、…、Q；

對兩個所述緊急加工工件的下一個加工工序進行調(diào)度時，包括以下步驟：

步驟3021、加工進度確定：根據(jù)此時更新后的調(diào)度計劃表，采用所述調(diào)度控制器(1)對此時N個所述數(shù)控機床的加工進度進行確定；

所確定的此時N個所述數(shù)控機床的加工進度包括此時S個工件中未完成加工的工件數(shù)量s_q和各未完成加工工件的未完成加工工序數(shù)量；其中，s_q為正整數(shù)，s_q≤s₁；

步驟3022、基于非合作博弈的加工工序調(diào)度：根據(jù)步驟3021中所確定的此時N個所述數(shù)控機床的加工進度，采用所述調(diào)度控制器(1)且調(diào)用所述非合作博弈模型對加工工序O_q和加工工序O'_q分別進行調(diào)度，從M_pq中找出完成加工工序O_q的最優(yōu)數(shù)控機床的編號，并從M'_pq中找出完成加工工序O'_q的最優(yōu)數(shù)控機床的編號；

本步驟中，完成加工工序O_q的最優(yōu)數(shù)控機床為對加工工序O_q進行加工的數(shù)控機床，完成加工工序O'_q的最優(yōu)數(shù)控機床為對加工工序O'_q進行加工的數(shù)控機床；

步驟3023、調(diào)度計劃表更新：根據(jù)步驟3022中所確定的對加工工序O_q進行加工的數(shù)控機床和對加工工序O'_q進行加工的數(shù)控機床，并結(jié)合步驟3021中所確定的此時N個所述數(shù)控機床的加工進度，采用所述調(diào)度控制器(1)對步驟3021中所述調(diào)度計劃表進行更新，獲得更新后的調(diào)度計劃表；

本步驟中，更新后的調(diào)度計劃表中添加有加工工序O_q的加工調(diào)度信息和加工工序O'_q的加工調(diào)度信息；

加工工序O_q的加工調(diào)度信息和加工工序O'_q的加工調(diào)度信息均包括對該加工工序進行加工的數(shù)控機床的編號、該加工工序的計劃開始加工時間和該加工工序的計劃完成加工時間；

本步驟中，獲得更新后的調(diào)度計劃表后，采用調(diào)度控制器(1)將此時更新后的調(diào)度計劃表同步傳送至N個所述數(shù)控機床的機床控制器(3)，N個所述數(shù)控機床按照此時所接收的調(diào)度計劃表進行加工，直至加工工序O_q和加工工序O'_q均加工完成后，完成加工工序O_q和加工工序O'_q的調(diào)度過程；

步驟303、一次或多次重復(fù)步驟302，直至完成兩個所述緊急加工工件的Q個加工工序調(diào)度過程；

步驟四、緊急加單調(diào)度后持續(xù)加工：N個所述數(shù)控機床按照最后一次所接收的調(diào)度計劃表持續(xù)進行加工，直至完成所述加單前調(diào)度計劃表中S個工件的全部加工過程。