[發(fā)明專利]基于信息物理融合系統(tǒng)的智慧車間柔性生產(chǎn)調(diào)度方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910062732.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN109784570A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董云衛(wèi);孫峰;孫長(zhǎng)發(fā);魏曉敏;曹陽;張建奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);西安航天自動(dòng)化股份有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發(fā)明涉及一種基于信息物理融合系統(tǒng)的多目標(biāo)柔性生產(chǎn)調(diào)度方法，用于柔性智慧車間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)調(diào)度。該方法結(jié)合信息物理融合系統(tǒng)，實(shí)時(shí)的抓取生產(chǎn)核心數(shù)據(jù)作為輸入，進(jìn)行調(diào)度方案的求解，調(diào)度算法將車間所有工件被指派的加工機(jī)器和加工序列作為一個(gè)可行解，每一個(gè)可行解作為一個(gè)個(gè)體，全部可行解的集合構(gòu)成個(gè)體群，通過統(tǒng)計(jì)迭代過程中自身和群體發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)位置修正自身的尋優(yōu)方向，從而求得最優(yōu)解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智慧車間生產(chǎn)調(diào)度領(lǐng)域，具體是，用于車間生產(chǎn)的排產(chǎn)與調(diào)度管理。

背景技術(shù)

信息物理融合系統(tǒng)是一種多維度的智能體系，以大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)和海量計(jì)算為核心，通過智能感知、分析、挖掘、評(píng)估、預(yù)測(cè)、優(yōu)化等技術(shù)手段，將計(jì)算(Computation)、通信(Communication)與控制(Control)有機(jī)的融合。信息物理融合系統(tǒng)作為中國制造2025的核心技術(shù)，在制造業(yè)中，通過信息物理融合系統(tǒng)，將智能機(jī)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施融入到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，并使人員在工信息、設(shè)備使用情況、物料等能夠相互獨(dú)立地自動(dòng)交換信息和自主控制，以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，智能求解生產(chǎn)調(diào)度方案，計(jì)算機(jī)輔助制造流程控制為一個(gè)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)一種智能的、高效的、個(gè)性化的、自組織的生產(chǎn)方式。生產(chǎn)調(diào)度的柔性體現(xiàn)在工序加工順序的多樣化，可選設(shè)備的多樣化，以及分配加工人員的多樣化。以信息物理融合系統(tǒng)為核心的柔性生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，通過加工設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)捕捉設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，捕捉人員的可用信息；針對(duì)突發(fā)的設(shè)備故障，人員缺失，能夠及時(shí)調(diào)整并優(yōu)化加工方案，以實(shí)現(xiàn)在交付日期前，消耗更低的能耗、人力資源、更高效的完成生產(chǎn)任務(wù)。

生產(chǎn)調(diào)度作為智慧車間的核心。其問題可以描述為：n個(gè)工件在m臺(tái)設(shè)備上加工，一個(gè)工件包含有k道工序，每道工序可以在若干備選設(shè)備上加工。柔性生產(chǎn)調(diào)度問題包含：一個(gè)待調(diào)度任務(wù)集合，每一個(gè)任務(wù)又包含了一組工序組成的序列，這些工序序列需要占用生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備、人力等資源，并且這些工序還要按照一定的工藝流程執(zhí)行；一個(gè)資源集合，包括加工設(shè)備、生產(chǎn)人員、物料等，不同加工設(shè)備的生產(chǎn)能力可能不同，每臺(tái)設(shè)備能夠處理的工序集可能是相同的也可能是不同的；一個(gè)約束條件集合，如工序的先后依賴關(guān)系、每個(gè)任務(wù)要求完成的時(shí)間、制造資源限制等；一個(gè)性能指標(biāo)集合，該集合規(guī)定了在生產(chǎn)過程中需要優(yōu)化的企業(yè)目標(biāo)，如訂單交貨期、生產(chǎn)成本、資源利用率等。調(diào)度的目標(biāo)即是為工序分配合理的處理設(shè)備，合理地安排每個(gè)工序的加工次序，在滿足約束條件的同時(shí)盡可能使全部的生產(chǎn)性能指標(biāo)得到優(yōu)化，即使不能全部最優(yōu)，在考慮了各個(gè)目標(biāo)權(quán)值后也能達(dá)到綜合最優(yōu)。目前的調(diào)度算法均采用對(duì)現(xiàn)有方法進(jìn)行改造以適應(yīng)新的調(diào)度問題或是取得更優(yōu)的調(diào)度結(jié)果，對(duì)于各類調(diào)度算法的先天缺點(diǎn)的克服方面成果較少，難以獲得高質(zhì)量的解，并且穩(wěn)定性有待提高。

專利《一種基于云平臺(tái)的智慧車間數(shù)字化生產(chǎn)線信息采集與監(jiān)控管理系統(tǒng)》中解決了智慧車間信息物理融合系統(tǒng)中的生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)云端存儲(chǔ)問題，并沒有給出一種明確的生產(chǎn)調(diào)度方法解決生產(chǎn)流程控制問題。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種基于信息物理融合系統(tǒng)的多目標(biāo)柔性生產(chǎn)調(diào)度方法，通過智慧車間的信息物理融合系統(tǒng)，實(shí)時(shí)的抓取生產(chǎn)核心數(shù)據(jù)作為輸入，通過多目標(biāo)調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度方案的求解，并通過智慧車間的信息物理融合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制造流程進(jìn)行控制。

技術(shù)方案

一種基于信息物理融合系統(tǒng)的智慧車間柔性生產(chǎn)調(diào)度方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：設(shè)定算法參數(shù)，所述的參數(shù)包括：加工的工件數(shù)量及其對(duì)應(yīng)的工序數(shù)量、機(jī)器數(shù)量、工藝約束、第i個(gè)個(gè)體x_i的聲波頻率f_i、脈沖發(fā)射速率r_i、響度A_i、種群大小、迭代次數(shù)、Pareto解集容量；

步驟2：采用隨機(jī)方法隨機(jī)生成一組群作為初始解集合，其中每一個(gè)個(gè)體作為一個(gè)初始解，將其中的非劣解添加到Pareto解集中，從Pareto隨機(jī)選擇一個(gè)非支配解設(shè)為全局最優(yōu)解x^*的初始值；