[發明專利]人機協作生產單元任務分配與作業調度集成決策方法

有效

• 申請號: 202110280796.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113159506B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 胡耀光;任維波
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q10/0637;G06Q50/04;G06N3/006
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

本發明涉及一種人機協作生產單元任務分配與作業調度集成決策方法，屬于生產調度技術領域。本發明的目的是提供人機協作生產單元任務分配與作業調度集成決策方法。該方法綜合考慮產品的裝配工序及其工序之間的優先順序，結合人機協作生產單元中的機器人和操作工人等生產資源，根據操作工人和機器人的生產能力和優勢，將裝配工序分配給合適的生產資源，包括操作工人或者機器人或者協作的操作工人和機器人。之后將任務分配與作業調度過程集成決策，更加適應現有的生產裝配現狀，從而減少產品生產時間，降低產品生產過程中的生產成本，提高操作工人與機器人的協作效率，提高產品生產過程的自動化率，提高生產效率。

技術領域

本發明涉及一種人機協作生產單元任務分配與作業調度集成決策方法，屬于生產調度技?術領域。

背景技術

智能工廠、無人工廠等相關概念愈演愈烈。而在實現智慧工廠的道路上，自動化和智能?化生產是至為關鍵的一環。以汽車行業為例，汽車制造業自上世紀70年代就開始使用常規的?工人機器人。根據相關資料統計，汽車加工過程已廣泛使用機器人執行相關任務，自動化率?以達到90％以上。而與加工系統相比，一般的工業機器人很少能應用到裝配過程。同時隨著?大規模定制的出現，現代化的裝配系統面臨著柔性和成本效益的雙重挑戰。完全自動化的裝?配系統可以以較低的成本生產同一產品，但是卻無法滿足顧客的個性化需求。因此，為了應?對大規模定制的生產需求，機器人與人逐漸的從“替換”和“被替換”升華至更高層次的協?作，人機協作生產單元逐步成為實現智能制造、滿足個性化需求的關鍵。

人機協作生產單元追求的是柔性生產，本質是“人機協同”，融合了操作工人和協作機器?人的特點和優勢，包括操作工人的敏捷性、靈活性、感知力和智力，以及機器人具有可重復?性好、高負載和準確性高的優勢。人機協作生產單元讓機器和操作工人分別從事自己更擅長?的事，強調機器人能夠自主配合操作工人的工作，自主適應生產環境變化。

但是，作為人機協作生產單元運行的第一步，任務分配與作業調度成為人機協作成功與?否的關鍵。而在現如今的生產和研究過程中，往往忽略了以下幾個因素：(1)在現有的研究?和生產過程中，任務分配與作業調度依次執行，首先進行生產任務分配，再根據任務分配結?果進行作業調度，這種方式忽略了任務分配與作業調度的相互影響，導致在作業調度階段可?能無法生成最優解。(2)在現有的研究和生產中，忽略了由操作工人和機器人協作完成某些?生產任務，這樣會給任務分配和作業調度帶來極大的挑戰，影響生產過程的順利進行。

發明內容

為了解決當前人機協作生產單元忽略作業調度與人機協同的問題，本發明的目的是提供?人機協作生產單元任務分配與作業調度集成決策方法。該方法綜合考慮產品的裝配工序及其?工序之間的優先順序，結合人機協作生產單元中的機器人和操作工人等生產資源，根據操作?工人和機器人的生產能力和優勢，將裝配工序分配給合適的生產資源，包括操作工人或者機?器人或者協作的操作工人和機器人。之后將任務分配與作業調度過程集成決策，更加適應現?有的生產裝配現狀，從而減少產品生產時間，降低產品生產過程中的生產成本，提高操作工?人與機器人的協作效率，提高產品生產過程的自動化率，提高生產效率。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的人機協作生產單元任務分配與作業調度集成決策方法實現方法為：獲取人?機協作生產單元產品的裝配工序，構建工序集合，確定裝配工序的優先順序。針對裝配工序，?結合操作工人和機器人的生產能力和生產優勢，確定每個裝配工序的可選生產資源及其裝配?時間，構建每個裝配工序的可選資源集合以及工序時間集合。構建任務分配與作業調度集成?決策模型，通過非支配排序遺傳算法進行求解，得到目標函數更優的人機協作任務分配與作?業調度集成決策方案。所述的集成決策方案能夠將任務分配與作業調度過程集成考慮，更加?適應現有的生產裝配現狀，從而減少產品生產時間，降低產品生產過程中的生產成本，提高?操作工人與機器人的協作效率，提高產品生產過程的自動化率，提高生產效率。

本發明公開的人機協作生產單元任務分配與作業調度集成決策方法，包括如下步驟：