[發明專利]一種基于在制品工序流的機床序列編排動態預測方法

有效

• 申請號: 201810693793.8
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN109034540B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 丁凱;雷景媛;張旭東;惠記莊;張富強;劉清濤
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

本發明提供一種基于在制品工序流的機床序列編排動態預測方法，包括建立預測模型和設計預測算法兩個階段。對以往在制品制造過程中的機床序列進行統計，建立機床序列預測模型，所述預測算法包括四個步驟：(1)定義t時刻具有最大概率的機床序列；(2)從第一道o₁工序開始，預測確定以最大概率執行后一道o_t+1工序的機床編號i_t+1；(3)加入最后一道工序o_T，動態預測確定與在制品加工工序流對應的、擁有最大概率的機床序列i₁～i_T；(4)確定與在制品工序流對應的機床序列。由于本發明將車間機床、在制品的實時數據引入到機床序列編排中，并對執行當前工序流的機床序列進行動態預測，確保機床序列更好地適應動態變化的制造車間，提高制造車間的智能化、自治化程度。

技術領域

本發明屬于智能制造與生產系統工程領域，具體涉及一種基于在制品工序流的機床序列編排動態預測方法。

背景技術

作為智能制造模式實施的載體，制造車間應能通過人、機、物等多種生產主體之間的自主交互與協同，來提高車間的智能化、自治化水平。

隨著物聯網、信息物理融合系統、數字孿生等新興技術在制造業的發展應用，已經實現了對制造車間運行狀態數據的實時采集、處理與分析，提高了制造車間生產過程的透明化程度。然而，目前制造車間生產過程的智能化程度相對較低，缺乏對采集的車間實時運行狀態數據的應用，難以實現生產過程擾動與異常的實時決策處理、機床的動態分配與任務編排、人-機-物的自主競合博弈等，也就難以實現制造車間的自治化、智能化生產與管理。

針對車間機床的動態分配與任務編排問題，已知車間內各機床的實時狀態數據、在制品的加工工序流程，如何動態預測確定基于在制品工序流的機床編排序列就成為了瓶頸問題。

發明內容

本發明的目的在于針對上述車間自治生產過程中存在的問題，提供一種基于在制品工序流的機床序列編排動態預測方法，能夠在采集車間實時運行狀態數據的基礎上，實現圍繞在制品工序流的機床動態分配與任務編排，得出基于在制品工序流的機床序列預測最優解。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：包括建立預測模型和設計預測算法兩個階段。

階段一：建立預測模型

圍繞在制品加工工序流程，對以往在制品制造過程中的機床序列進行歷史數據統計，確定發生概率最大的機床序列，通過前向訓練學習建立機床序列預測模型為：

F＝{O,I,V,M,B,A}；

式中：O表示長度為T的在制品工序流序列，O＝{o₁,o₂,...,o_T}；I表示與之對應的機床序列，I＝{i₁,i₂,...,i_T}；V表示在制品所有工序編號的集合，V＝{v₁,v₂,...,v_S}；M表示機床之間的轉移概率矩陣；B表示在制品加工工序之間的轉移概率矩陣；A表示初始的機床選擇概率向量；

機床之間的轉移概率矩陣M的數學描述為：

M＝[m_ij]_N×N；

式中：m_ij表示在t時刻，在制品從機床q_i工位處轉移到機床q_j工位處進行工序加工的概率，N為智能車間內機床的總數量，m_ij由下式計算：

m_ij＝p(i_t+1＝q_j|i_t＝q_i)；

在制品加工工序之間的轉移概率矩陣B的數學描述為：