[發(fā)明專(zhuān)利]一種加工車(chē)間數(shù)控機(jī)床集中調(diào)度系統(tǒng)及方法

有效

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

1.一種加工車(chē)間數(shù)控機(jī)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(duì)位于加工車(chē)間內(nèi)的N個(gè)數(shù)控機(jī)床進(jìn)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(duì)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的機(jī)床加工狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，所述調(diào)度控制器(1)與N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的機(jī)床控制器(3)連接；每個(gè)所述數(shù)控機(jī)床上均布設(shè)有內(nèi)部存儲(chǔ)有該數(shù)控機(jī)床編號(hào)的機(jī)床RFID射頻卡(4)；所述機(jī)床加工狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置為固定式監(jiān)測(cè)裝置或移動(dòng)式監(jiān)測(cè)裝置，所述固定式監(jiān)測(cè)裝置包括N個(gè)機(jī)床監(jiān)測(cè)器，每個(gè)所述機(jī)床監(jiān)測(cè)器均為對(duì)一個(gè)所述數(shù)控機(jī)床上布設(shè)的機(jī)床RFID射頻卡(4)和該數(shù)控機(jī)床所加工工件上布設(shè)的工件RFID射頻卡(5)內(nèi)所存儲(chǔ)信息進(jìn)行讀取的RFID讀寫(xiě)裝置(6)，工件RFID射頻卡(5)內(nèi)存儲(chǔ)有工件編號(hào)，所述RFID讀寫(xiě)裝置(6)布設(shè)于所監(jiān)測(cè)數(shù)控機(jī)床的一側(cè)，所述RFID讀寫(xiě)裝置(6)與所監(jiān)測(cè)數(shù)控機(jī)床上布設(shè)的機(jī)床RFID射頻卡(4)和該數(shù)控機(jī)床所加工工件上布設(shè)的工件RFID射頻卡(5)之間均以無(wú)線通信方式進(jìn)行通信，所述RFID讀寫(xiě)裝置(6)與調(diào)度控制器(1)連接；所述移動(dòng)式監(jiān)測(cè)裝置包括能在加工車(chē)間內(nèi)移動(dòng)并能移動(dòng)至各數(shù)控機(jī)床所處位置處的電動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)、對(duì)所述電動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的位置檢測(cè)單元和布設(shè)在所述電動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的RFID讀寫(xiě)器，所述位置檢測(cè)單元布設(shè)在所述電動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述RFID讀寫(xiě)器與各數(shù)控機(jī)床上布設(shè)的機(jī)床RFID射頻卡(4)和各數(shù)控機(jī)床所加工工件上布設(shè)的工件RFID射頻卡(5)之間均以無(wú)線通信方式進(jìn)行通信，所述RFID讀寫(xiě)器與調(diào)度控制器(1)連接，所述電動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)由移動(dòng)控制器進(jìn)行控制且其與所述移動(dòng)控制器連接，所述位置檢測(cè)單元與所述移動(dòng)控制器連接，所述移動(dòng)控制器與上位控制終端之間以無(wú)線控制終端進(jìn)行雙向通信；

利用集中調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行加工車(chē)間數(shù)控機(jī)床集中調(diào)度的方法包括以下步驟：

步驟一、調(diào)動(dòng)啟動(dòng)：通過(guò)參數(shù)輸入裝置(2)輸入預(yù)先制定的調(diào)度計(jì)劃表，調(diào)度控制器(1)將所接收調(diào)度計(jì)劃表同步傳送至N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的機(jī)床控制器(3)，N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床按照此時(shí)所接收的調(diào)度計(jì)劃表進(jìn)行加工；

步驟二、緊急加單加工信息輸入：N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床按照步驟一中所述調(diào)度計(jì)劃表加工過(guò)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(guò)調(diào)度控制器(1)對(duì)所輸入的所述緊急加單加工信息進(jìn)行同步記錄；步驟一中所述調(diào)度計(jì)劃表為加單前調(diào)度計(jì)劃表，所述加單前調(diào)度計(jì)劃表存儲(chǔ)于所述調(diào)度控制器(1)內(nèi)；

所述加單前調(diào)度計(jì)劃表中包括S個(gè)工件的加工調(diào)度信息和N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工調(diào)度信息，每個(gè)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(gè)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(jìn)行排列；每個(gè)所述加工工序的加工調(diào)度信息均包括對(duì)該加工工序進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床的編號(hào)、該加工工序的計(jì)劃開(kāi)始加工時(shí)間和該加工工序的計(jì)劃完成加工時(shí)間；其中，S為正整數(shù)，S≥5；N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的編號(hào)分別記作M₁、M₂、…、M_N；

所述加單前調(diào)度計(jì)劃表中每個(gè)所述數(shù)控機(jī)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(jī)床的加工調(diào)度信息；

所述緊急加單加工信息中包括兩個(gè)緊急加工工件的加工信息，兩個(gè)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(gè)所述緊急加工工件的加工信息均包括該工件的Q個(gè)加工工序信息，每個(gè)所述加工工序信息均包括該加工工序的編號(hào)、所述加工車(chē)間內(nèi)能完成該加工工序的數(shù)控機(jī)床的總數(shù)量以及各數(shù)控機(jī)床的編號(hào)和對(duì)該加工工序的加工所需時(shí)間；每個(gè)所述緊急加工工件的Q個(gè)加工工序均按照加工先后順序由前至后編號(hào)；

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(dòng)信息，并采用調(diào)度控制器(1)進(jìn)行緊急加單調(diào)度；并且，通過(guò)所述調(diào)度控制器(1)對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行同步記錄，所記錄的當(dāng)前時(shí)間為緊急加單啟動(dòng)時(shí)間；

采用調(diào)度控制器(1)進(jìn)行緊急加單調(diào)度時(shí)，過(guò)程如下：

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

兩個(gè)所述緊急加工工件的第一個(gè)加工工序分別記作O₁和O'₁，所述加工車(chē)間內(nèi)能完成加工工序O₁的數(shù)控機(jī)床的總數(shù)量記作p₁，能完成加工工序O₁的p₁個(gè)數(shù)控機(jī)床的集合記作M_p1；所述加工車(chē)間內(nèi)能完成加工工序O'₁的數(shù)控機(jī)床的總數(shù)量記作p'₁，能完成加工工序O'₁的p'₁個(gè)數(shù)控機(jī)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(duì)兩個(gè)所述緊急加工工件的第一個(gè)加工工序進(jìn)行調(diào)度時(shí)，包括步驟：

步驟3011、加工進(jìn)度確定：根據(jù)所述加單前調(diào)度計(jì)劃表，采用所述調(diào)度控制器(1)對(duì)此時(shí)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度進(jìn)行確定；

所確定的此時(shí)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度包括此時(shí)所述加單前調(diào)度計(jì)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(shí)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度，采用所述調(diào)度控制器(1)且調(diào)用非合作博弈模型對(duì)加工工序O₁和加工工序O'₁分別進(jìn)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(jī)床的編號(hào)，并從M'_p1中找出完成加工工序O'₁的最優(yōu)數(shù)控機(jī)床的編號(hào)；

本步驟中，完成加工工序O₁的最優(yōu)數(shù)控機(jī)床為對(duì)加工工序O₁進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床，完成加工工序O'₁的最優(yōu)數(shù)控機(jī)床為對(duì)加工工序O'₁進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床；

步驟3013、調(diào)度計(jì)劃表更新：根據(jù)步驟3012中所確定的對(duì)加工工序O₁進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床和對(duì)加工工序O'₁進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床，并結(jié)合步驟3011中所確定的此時(shí)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度，采用所述調(diào)度控制器(1)對(duì)步驟3011中所述加單前調(diào)度計(jì)劃表進(jìn)行更新，獲得更新后的調(diào)度計(jì)劃表；

本步驟中，更新后的調(diào)度計(jì)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(duì)該加工工序進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床的編號(hào)、該加工工序的計(jì)劃開(kāi)始加工時(shí)間和該加工工序的計(jì)劃完成加工時(shí)間；

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

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

兩個(gè)所述緊急加工工件的下一個(gè)加工工序分別記作O_q和O'_q，所述加工車(chē)間內(nèi)能完成加工工序O_q的數(shù)控機(jī)床的總數(shù)量記作p_q，能完成加工工序O_q的p_q個(gè)數(shù)控機(jī)床的集合記作M_pq；所述加工車(chē)間內(nèi)能完成加工工序O'_q的數(shù)控機(jī)床的總數(shù)量記作p'_q，能完成加工工序O'_q的p'_q個(gè)數(shù)控機(jī)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(hào)，q為正整數(shù)且q＝2、3、…、Q；

對(duì)兩個(gè)所述緊急加工工件的下一個(gè)加工工序進(jìn)行調(diào)度時(shí)，包括以下步驟：

步驟3021、加工進(jìn)度確定：根據(jù)此時(shí)更新后的調(diào)度計(jì)劃表，采用所述調(diào)度控制器(1)對(duì)此時(shí)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度進(jìn)行確定；

所確定的此時(shí)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度包括此時(shí)S個(gè)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(shí)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)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(duì)加工工序O_q和加工工序O'_q分別進(jìn)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(jī)床的編號(hào)，并從M'_pq中找出完成加工工序O'_q的最優(yōu)數(shù)控機(jī)床的編號(hào)；

本步驟中，完成加工工序O_q的最優(yōu)數(shù)控機(jī)床為對(duì)加工工序O_q進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床，完成加工工序O'_q的最優(yōu)數(shù)控機(jī)床為對(duì)加工工序O'_q進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床；

步驟3023、調(diào)度計(jì)劃表更新：根據(jù)步驟3022中所確定的對(duì)加工工序O_q進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床和對(duì)加工工序O'_q進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床，并結(jié)合步驟3021中所確定的此時(shí)N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度，采用所述調(diào)度控制器(1)對(duì)步驟3021中所述調(diào)度計(jì)劃表進(jìn)行更新，獲得更新后的調(diào)度計(jì)劃表；

本步驟中，更新后的調(diào)度計(jì)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(duì)該加工工序進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床的編號(hào)、該加工工序的計(jì)劃開(kāi)始加工時(shí)間和該加工工序的計(jì)劃完成加工時(shí)間；

本步驟中，獲得更新后的調(diào)度計(jì)劃表后，采用調(diào)度控制器(1)將此時(shí)更新后的調(diào)度計(jì)劃表同步傳送至N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床的機(jī)床控制器(3)，N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床按照此時(shí)所接收的調(diào)度計(jì)劃表進(jìn)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(guò)程；

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

步驟四、緊急加單調(diào)度后持續(xù)加工：N個(gè)所述數(shù)控機(jī)床按照最后一次所接收的調(diào)度計(jì)劃表持續(xù)進(jìn)行加工，直至完成所述加單前調(diào)度計(jì)劃表中S個(gè)工件的全部加工過(guò)程。