專利名稱：一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)方法，該方法適用于雙生產(chǎn)線注塑機(jī)工件制造系統(tǒng)，通過離線學(xué)習(xí)具備自我改進(jìn)功能，屬于計(jì)算機(jī)集成制造領(lǐng)域，為一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
注塑機(jī)工件的生產(chǎn)具有種類多、批量小、分類較細(xì)等特點(diǎn)，即便對(duì)于相同結(jié)構(gòu)的工件，由于工件服務(wù)對(duì)象不同，整體尺寸不同，其各道工藝加工時(shí)間也不相同，對(duì)于工件生產(chǎn)的每道工序，耗時(shí)較長(zhǎng)。鑒于工件上述特點(diǎn)，其生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)應(yīng)具備一定的柔性，使其適合小批量、多品種、混型生產(chǎn)要求，具備較強(qiáng)靈活性。雙生產(chǎn)線系統(tǒng)加工的特點(diǎn)是兩條生產(chǎn)線規(guī)格相同，每條生產(chǎn)線規(guī)格相同，可加工多種類型的工件，系統(tǒng)控制過程包含工件在兩條生產(chǎn)線上的分配及在每條生產(chǎn)線上的排序；該類問題實(shí)質(zhì)上是平行機(jī)與流水線調(diào)度相結(jié)合的一個(gè)綜合問題，在求解難度上是屬于NP完全的。對(duì)于該問題工廠里面生產(chǎn)組織人員通常依靠經(jīng)驗(yàn)來或利用一些簡(jiǎn)單啟發(fā)式規(guī)則組織生產(chǎn)，這樣導(dǎo)致設(shè)備利用率不高，系統(tǒng)效率降低。在學(xué)術(shù)界該類問題也是關(guān)注焦點(diǎn)，不少學(xué)者都對(duì)其做過研究，如Anurag A提出一種自適應(yīng)學(xué)習(xí)求解 flow-shop 問題(European of Operational Research, 2006, 169(2) :801-815),Bilge U提出通過禁忌算法求解平行機(jī)的最大延期問題(Computers and OperationsResearch, 2004, 31 (3) :397-414.)，胡燕海采用遺傳算法求解雙流水線上工件加工順序問題(輕工機(jī)械，2008，26 (4)，76-78)。這些解決辦法一個(gè)共同特點(diǎn)是通過設(shè)計(jì)啟發(fā)式算法來得到問題的一個(gè)近優(yōu)解或滿意解，但也存在諸如依賴初始解、結(jié)構(gòu)單一、穩(wěn)定性差等問題，至今在理論上對(duì)于該類問題仍未找到有效求解算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述雙生產(chǎn)線的注塑機(jī)工件生產(chǎn)的固有特點(diǎn)，提供一種集成控制的自動(dòng)化生產(chǎn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)不足，采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)中值迭代思想通過計(jì)算機(jī)離線仿真對(duì)具混合核支持向量機(jī)參數(shù)進(jìn)行修正，不斷提高其決策精度，減少系統(tǒng)運(yùn)行所用時(shí)間，縮進(jìn)生產(chǎn)線加工周期。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法，通過控制系統(tǒng)控制雙生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程，控制系統(tǒng)包括集中控制器、仿真優(yōu)化器、現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端、生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器和強(qiáng)化學(xué)習(xí)器，控制系統(tǒng)接收生產(chǎn)任務(wù)后，由集中控制器將待加工η個(gè)工件按不同方法分成2組，分別計(jì)算不同分法下兩組工件在各生產(chǎn)線設(shè)備上的總加工時(shí)間，計(jì)算每種分法下兩組工件在總加工時(shí)間最長(zhǎng)的生產(chǎn)線設(shè)備上的總加工時(shí)間，判斷該種分法工件是否符合生產(chǎn)要求，將符合生產(chǎn)要求的分組方法得到的分組數(shù)據(jù)送入仿真優(yōu)化器，仿真優(yōu)化器通過仿真不同分組方法的兩組工件在雙生產(chǎn)線上的加工次序，獲得對(duì)應(yīng)的最大完工周期，集中控制器選取最大完工周期值最小的分組方法對(duì)應(yīng)的加工次序做為最佳加工次序，將最佳加工次序傳送至生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器；
生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器將確定的加工次序的指令發(fā)布至現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC，由現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC直接控制生產(chǎn)線上的終端設(shè)備完成生產(chǎn)動(dòng)作；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端將生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC傳輸至生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，判斷生產(chǎn)線是否處于正常運(yùn)行和生產(chǎn)是否完成，判斷結(jié)果反饋至集中控制器，集中控制器根據(jù)判斷結(jié)果確定是否停止生產(chǎn)線運(yùn)行；仿真優(yōu)化器將優(yōu)化后的仿真結(jié)果送至樣本庫(kù)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)器對(duì)樣本庫(kù)中的樣本進(jìn)行持續(xù)訓(xùn)練，通過支持向量機(jī)完成學(xué)習(xí)，由學(xué)習(xí)結(jié)果提高仿真優(yōu)化器的優(yōu)化仿真精度?？刂葡到y(tǒng)接收生產(chǎn)任務(wù)后，集中控制器首先對(duì)要加工的工件數(shù)目進(jìn)行確認(rèn)，啟動(dòng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端采集數(shù)據(jù)進(jìn)行自檢，自檢成功，集中控制器通知現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC使生產(chǎn)線處于預(yù)備狀態(tài)，然后按將待加工工件分成兩組，工件分組方法具體如下
η步驟I :計(jì)算η個(gè)工件在生產(chǎn)線的第i臺(tái)設(shè)備上的總的加工時(shí)間A =Σ馬，記其中
·J=I
η
第 臺(tái)設(shè)備最大總加工時(shí)間滿足C = η 3χ(ΣΑ/)，即確定總加工時(shí)間最長(zhǎng)的設(shè)備；步驟2 :從η個(gè)加工工件中任選個(gè)工件，共有C種選法，將工件分成兩組，數(shù)目分別為ηΛ n2k，k表示分組方法的標(biāo)號(hào)；
,4步驟3 :分別計(jì)算兩組工件在第I臺(tái)設(shè)備上的總加工時(shí)間，即片1 = ΣΡ^
J=I
yf = YjPv ;
J=I
—廠 / 2步驟4 :判斷土_5%是否成立，若成立，轉(zhuǎn)步驟5 ;否則，轉(zhuǎn)步驟6 ;
乃/2步驟5 :對(duì)按k種方法分組的工件列為輸入仿真優(yōu)化器進(jìn)行仿真的對(duì)象，將其暫存在集中控制器中，更新k值，即k=k+l，轉(zhuǎn)步驟7 ；步驟6 :按k種方法分組的兩組工件不列入仿真的對(duì)象,更新k值，k = k+l,轉(zhuǎn)步驟7 ;步驟7 :判斷是否完成對(duì)所有分法工件組考察，即K C=是否成立，若成立，轉(zhuǎn)步驟2，否則，轉(zhuǎn)步驟8;步驟8 :分組結(jié)束；按上述方法分組后，保留符合步驟4判斷標(biāo)準(zhǔn)的工件分組，共X種，將其逐組送入仿真優(yōu)化器進(jìn)行仿真優(yōu)化。按某一方法分組的η個(gè)工件以時(shí)間處理矩陣Ρ( ω )的方式輸入仿真優(yōu)化器，Ρ( ω )對(duì)應(yīng)一組工件，ω表示工件的加工序列，矩陣P ( ω )中每個(gè)元素的值即為對(duì)應(yīng)加工工序的加工時(shí)間；抽取工件狀態(tài)特征信息，包含工件指標(biāo)t、設(shè)備指標(biāo)α、平均空閑av、空閑均方差ad、平均等待tw和等待均方差td,計(jì)算系統(tǒng)狀態(tài)動(dòng)作對(duì)sc(co), sw(fg)的值,系統(tǒng)狀態(tài)特征用狀態(tài)向量SC(Co)= (t, a，av, ad, tw, td)表示,先對(duì)時(shí)間處理矩陣做歸一化處理即
m和,細(xì))，
VVn PiM)為加工序列ω第中j個(gè)工件在第i臺(tái)機(jī)器上的加工時(shí)間，m為生
J=I產(chǎn)線設(shè)備數(shù)目，η為工件數(shù)目，在此基礎(chǔ)上求取狀態(tài)向量各參數(shù)的值，計(jì)算方法如下
m —工件指標(biāo)I=Upnxl -Jj=Tpimvj，tj為向量t的元素，為矩陣Ρ( 0)的元素；設(shè)
n -
備指標(biāo)a=(ai)mxl A=ac -^ai為向量α的元素，aCi為第i臺(tái)設(shè)備加工時(shí)間；平均
J=I
I m
空閑 av ~ — ^iaI ; m η
I m空閑均方差ad ·α = (—Υ^(α,-αν)2)υ2·,
爾 =1平均等待tw -Jw = -XifC,- ) tCj為第j個(gè)工件加工時(shí)間；
n J=I等待均方差td -Jd = (-Y ((/c -t )-twff2 ；
η動(dòng)作耀(/4) = ./-+哼+容-，f, g表示工件在加工序列中所處位置；
/T然后以系統(tǒng)狀態(tài)動(dòng)作對(duì)SC( )，sw(f，g)為作為強(qiáng)化學(xué)習(xí)器的支持向量機(jī)的輸入，計(jì)算q因子的值q (sc(co)，sw (f，g))，比較當(dāng)前狀態(tài)下序列ω所有的動(dòng)作相應(yīng)的q因子的值，按其中q因子值最大的操作sw (f, g) =argmax {q (sc (ω)，sw(f, g))} (I彡f, g彡η)對(duì)現(xiàn)有序列ω實(shí)施動(dòng)作，得到新的工件序列ω’和新的處理矩陣P’，判斷所得新序列ω’是否優(yōu)于原序列ω，即其C(co) SC(co’)是否成立，若是，以新序列信息更新原序列，SPω = ω’，Ρ(ω)=Ρ’(ω’)，得到新的時(shí)間處理矩陣，重復(fù)上述操作迭代求解，否則新序列ω’即為所求最佳加工次序ω%將新序列信息ω’、Ρ’(ω’)，及其對(duì)應(yīng)的最大完工周期C(co’)傳輸至集中控制器和樣本庫(kù)。集中控制器得到將工件分成符合要求的X種分組，對(duì)s賦初值S=I，對(duì)于第s種分組的工件，其所分兩組數(shù)目為ηΛ n2s，將含nj工件的組送入仿真優(yōu)化器，對(duì)其優(yōu)化，確定其最佳加工次序ω ^及最大完工周期C (ω J，并將該信息返回集中控制器，再將含n2s工件的組送入仿真優(yōu)化器，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，確定其最佳加工順序ω 2S及其最大完工周期C (ω 2S)，并將結(jié)果回傳至集中控制器，集中控制器取兩組工件的最大完工周期值的最大一種分組，即0(ω17ω23)^Βχ(0(ω13),0(ω23))作為兩組工件的共同完工周期，更新s值，即s=s+l，并判斷更新后的s < X是否成立，若成立，則繼續(xù)對(duì)其他分組方法進(jìn)行優(yōu)化處理，否則控制器從X種分組中確定一個(gè)最大共同完工周期最小的兩組分，即ω ω^^](^ω^Ιω^將該兩組分工件及其加工順序ω^/ω/作為生產(chǎn)線上確定的分配方法和加工次序。強(qiáng)化學(xué)習(xí)器根據(jù)樣本庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)支持向量機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整更新，使其對(duì)q因子的擬合預(yù)測(cè)能力逐步提升，學(xué)習(xí)具體過程如下步驟I :支持向量機(jī)特征在于其是一種混合核的支持向量機(jī)，其混合核函數(shù)具體
形式如下 ηπχ(χ,ζ) = λ(χτζ + 1)2+(1-λ)^χρ(^Χ^^ ),式中入為最優(yōu)混合系數(shù)，δ為核寬度，
2α"
X為支持向量機(jī)輸入向量，Z為支持向量,對(duì)支持向量機(jī)參數(shù)初始化,隨機(jī)賦值支持向量機(jī)的權(quán)參數(shù)Wci ;步驟2 :確定學(xué)習(xí)參數(shù)值，所述學(xué)習(xí)參數(shù)值包括最小、大循環(huán)次數(shù)％、N2，誤差上界Δ,懲罰因子C和擬合精度ε ；步驟3 :從樣本庫(kù)中抽取初始樣本，其初始狀態(tài)Sci=P(GJci)，GJci為該工件組隨機(jī)序列，并對(duì)當(dāng)前狀態(tài)st、ω賦值，即^t=Stl, ω = ω0 ；步驟4 :對(duì)時(shí)間處理矩陣進(jìn)行歸一化處理得到尸；步驟5 :抽取工件狀態(tài)特征信息,計(jì)算其特征向量SC(Co)= (t, a，av, ad, tw, td)的值；步驟6 :對(duì)序列ω采取動(dòng)作sw(f, g),計(jì)算該動(dòng)作值,得到新序列ω ’和新狀態(tài)St ';步驟7 :以(SC(GJ)，sw(f, g))作為支持向量機(jī)輸入，計(jì)算其輸出qtsw(f,g))的值，以及通過迭代所求相應(yīng)狀態(tài)動(dòng)作對(duì)q因子目標(biāo)值
c/l,,r( .·( ),sw( f\g)) ’ (Ilav(sc( ),sw(f,^)) = riCO'sw(f.g)} + γniaxq{sc(ω')，sw(f,尺))’式
中Y為學(xué)習(xí)過程中因迭代導(dǎo)致單步效用折扣系數(shù)，y^l,在仿真學(xué)習(xí)過程中可視具體情況取不同的值，這里取Y=O. 6 ;Γ(ω，sw(f, g))為對(duì)工件序列ω采取動(dòng)作sw(f，g)時(shí)的一步動(dòng)作狀態(tài)報(bào)酬’其值為^^^比⑷片以^^-以^^^以^^以^^ )為所提取樣本中工件序列ω、ω ’的最大完工周期；步驟8 :判斷卻.=i/(sc(&)； SWiJz ^)) -qiscim)., sw( f, g)) < Δ是否成立；若是，
轉(zhuǎn)步驟12，否則，轉(zhuǎn)步驟9 ;步驟9 :判斷程序運(yùn)行循環(huán)次數(shù)是否高于上界N1,即P M1是否成立，若成立，轉(zhuǎn)步驟13;否則，轉(zhuǎn)步驟10;步驟10 :將點(diǎn)(SC ( ω ),sw(f, g) , qtar (st, a))加入樣本庫(kù)，對(duì)支持向量機(jī)的參數(shù)重新進(jìn)行調(diào)整擬合；步驟11 :以新序列ω ’和新狀態(tài)St ‘更新當(dāng)前狀態(tài)，SP ω = ω’，\ ‘=st ‘，轉(zhuǎn)步驟4 ；步驟12 :判斷判斷程序運(yùn)行循環(huán)次數(shù)是否低于下界N2，若是轉(zhuǎn)步驟11 ;否則轉(zhuǎn)步驟13 ；步驟13 :結(jié)束。本發(fā)明針對(duì)雙生產(chǎn)線注塑機(jī)工件制造系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，在基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)值迭代思想基礎(chǔ)上提出了的具進(jìn)化功能的計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)方法，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)學(xué)習(xí)得到生產(chǎn)線最優(yōu)的加工序列，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線智能化全自動(dòng)化生產(chǎn)。所述進(jìn)化功能主要體現(xiàn)在強(qiáng)化學(xué)習(xí)器能夠通過不斷的離線學(xué)習(xí)提高支持向量機(jī)預(yù)測(cè)精度，即使支持向量機(jī)實(shí)際輸出
MV(Xg))不斷逼近其目標(biāo)g)) , q因子的預(yù)測(cè)精度增加使仿真控制器通過仿真優(yōu)化能夠給出更加合理的工件在生產(chǎn)線上加工的加工順序，生產(chǎn)線按此順序進(jìn)行生產(chǎn)能夠使整批工件最大完工周期縮短，提高設(shè)備利用率，從而使整個(gè)生產(chǎn)線系統(tǒng)運(yùn)行的效率得到提高。針對(duì)由8道工藝組成的雙流水線注塑機(jī)生產(chǎn)線系統(tǒng)進(jìn)行大量計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，按照本發(fā)明提供自動(dòng)化控制生產(chǎn)方法組織生產(chǎn)線制造加工活動(dòng)，生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期平均能夠縮短15%_20%左右，最高能夠縮短30%，從而使得生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率能夠得到明顯提高。


圖I是注塑機(jī)工件生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖。圖2是本發(fā)明雙流水線型結(jié)構(gòu)生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖。圖3是本發(fā)明生產(chǎn)系統(tǒng)總體運(yùn)行控制流程圖。圖4是本發(fā)明仿真優(yōu)化器流程圖。圖5是本發(fā)明強(qiáng)化學(xué)習(xí)器流程圖。
具體實(shí)施方式

I、注塑機(jī)工件雙流水線型結(jié)構(gòu)生產(chǎn)系統(tǒng)本發(fā)明涉及的注塑機(jī)工件生產(chǎn)系統(tǒng)是一種雙生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，如圖I所示，圖中Mij表示第i條生產(chǎn)線上的j臺(tái)加工設(shè)備，Bij表示設(shè)備Mu的后趨緩沖區(qū)。系統(tǒng)由2條流水線組成，每條流水線上有8臺(tái)順序加工的設(shè)備組成，分別承擔(dān)如下工藝任務(wù)平面銑、凹槽銑、鉆孔、擴(kuò)孔、螺紋加工、平面磨，拋光，噴砂。設(shè)備之間設(shè)有緩沖區(qū)。注塑機(jī)工件生產(chǎn)特點(diǎn)是分類細(xì)，種類多，即便同一類型結(jié)構(gòu)的工件，由于尺寸不同，其各道工藝加工時(shí)間也不相同，工件生產(chǎn)每道工藝耗時(shí)較多(一般以分鐘為單位)。本發(fā)明選擇工件加工中較具普遍性8工位生產(chǎn)線為對(duì)象。由于生產(chǎn)線上加工工件數(shù)量眾多，種類、尺寸不一，確定工件在兩條流水線上分配以及每條流水線上工件加工次序直接影響到整個(gè)生產(chǎn)周期長(zhǎng)短。生產(chǎn)線上的加工方式為順序加工，工件在一臺(tái)設(shè)備上完成加工后才能被傳送到下一個(gè)工位進(jìn)行加工。每臺(tái)設(shè)備在同一時(shí)間只能對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行加工。各臺(tái)設(shè)備上工件的先后加工順序是相同的，其在各工位上加工時(shí)間是確定的。雙流水線的結(jié)構(gòu)、設(shè)備規(guī)格相同。每臺(tái)設(shè)備只有一臺(tái)前趨設(shè)備和一臺(tái)后繼設(shè)備。本發(fā)明的總體決策控制框架如圖2所示，控制系統(tǒng)接受任務(wù)后，由集中控制器將待加工η個(gè)工件按不同方法對(duì)進(jìn)行兩組分，并從其中篩選合格的兩組分，并將兩組工件數(shù)據(jù)先后送入仿真優(yōu)化器，仿真優(yōu)化器通過優(yōu)化仿真給出兩組工件的加工次序ω” ω2及最大完工周期C ( ω / ω 2)，并將該信息返回集中控制器，集中控制器從中選取最佳加工次序并將其傳送至生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器將信息發(fā)布至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC，現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC發(fā)出控制指令給生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)終端資源，完成包括產(chǎn)品、工件的供應(yīng)與運(yùn)輸、分組與排序、傳送機(jī)的啟停、加工設(shè)備的運(yùn)行操作等動(dòng)作。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備通過工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(PR0FIBUS)將數(shù)據(jù)傳輸至可編程控制器PLC，即現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC，現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC將現(xiàn)場(chǎng)采集到數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通訊(TCP/IP)方式送至生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，判斷生產(chǎn)線是否處于正常運(yùn)行和生產(chǎn)是否完成。同時(shí)仿真優(yōu)化器將優(yōu)化后工件序列送至樣本庫(kù)，通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)器對(duì)更新樣本進(jìn)行持續(xù)訓(xùn)練，并以此為基礎(chǔ)不斷的調(diào)整支持向量機(jī)的參數(shù)，提高支持向量機(jī)對(duì)表示狀態(tài)-動(dòng)作對(duì)的q因子的預(yù)測(cè)精度，使仿真優(yōu)化器確定最佳加工次序能力不斷的得以提升。在生產(chǎn)線運(yùn)行過程中，若設(shè)備出現(xiàn)故障，由相應(yīng)傳感器將信號(hào)通過現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC傳遞給生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器向現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC發(fā)出指令，終止系統(tǒng)運(yùn)行。同時(shí)生產(chǎn)線系統(tǒng)在開始時(shí)具備自檢功能。生產(chǎn)線通過電容傳感器實(shí)現(xiàn)計(jì)件功能，將計(jì)件信息由現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC通過生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器傳至集中控制器，集中控制器收到第η個(gè)元件加工完畢信息，發(fā)出停止系統(tǒng)運(yùn)行指令，通過現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC控制相應(yīng)設(shè)備執(zhí)行該命令。2、系統(tǒng)總體控制過程如圖3，集中控制器在接到任務(wù)后，首先對(duì)要加工的工件數(shù)目進(jìn)行確認(rèn)并同時(shí)啟動(dòng)自檢系統(tǒng)，自檢成功，控制器通知現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC使生產(chǎn)線處于預(yù)備狀態(tài)，然后按將待加工工件分成兩組，工件工件分組方法具體如下
η步驟I :計(jì)算η個(gè)工件在第i臺(tái)設(shè)備上的總的加工時(shí)間A =Σ馬，記其中第I臺(tái)設(shè)
./=1
備最大總加工時(shí)間滿足a=π χ( /々/):
1 J=I步驟2 :從η個(gè)加工工件件中任選h/=「w/21個(gè)工件，共有Γ:1種選法，按第k種方法選取，將工件分成兩組，數(shù)目分別為ηΛ n2k ；
4nk;步驟3 :分別計(jì)算兩組工件在I臺(tái)設(shè)備上總加工時(shí)間，即# =ΣΡυ =ΣΡν ;
J=IJ=I步驟4:判斷& ~Γ >2 s#。是否成立，若成立，轉(zhuǎn)步驟5 ;否則，轉(zhuǎn)步驟6 ;
FtH步驟5 :對(duì)按k種方法分組的工件列為輸入仿真器進(jìn)行仿真的對(duì)象，將其暫存在控制器中，更新k值,即k = = k+Ι,轉(zhuǎn)步驟7 ；步驟6 :按k種方法分組的兩組工件不列入仿真的對(duì)象,更新k值，k = k+Ι,轉(zhuǎn)步驟7 ;步驟7 :判斷是否完成對(duì)所有分法工件組考察，即& CT是否成立，若成立，轉(zhuǎn)步驟2，否則，轉(zhuǎn)步驟8;步驟8:分組結(jié)束。按上述方法分組后，集中控制器中保留符合要求的X種分組，對(duì)于第s種分組的工件，其所分兩組數(shù)目為ηΛ n2s，將其按順序逐組送入仿真器進(jìn)行仿真優(yōu)化。對(duì)于工件組ηΛη23，通過仿真優(yōu)化器確定兩組工件在生產(chǎn)線上的最佳加工順序ω^、ω23及最大完工周期C ( ω J/ω 2S)，決策優(yōu)化器最后從中找出最大完工周期最小(C ( ω " ω/))兩組作為最終分法，并將其最佳加工順序ω廣、ω2*傳送至生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器和PLC，PLC向生產(chǎn)設(shè)備發(fā)出指令按接收到既定方案進(jìn)行生產(chǎn)。其具體運(yùn)行流程如下步驟I :系統(tǒng)接受任務(wù)，集中控制器指示狀態(tài)監(jiān)測(cè)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢，若系統(tǒng)無故障，轉(zhuǎn)步驟2 ;否則，系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行；步驟2:集中控制器按上述步驟對(duì)工件分成合乎要求X個(gè)兩組分，對(duì)s賦初值
(S=I)；步驟3 :對(duì)于第s個(gè)兩組分工件，其數(shù)目為ηΛ n2s，將含彳工件的組送入系統(tǒng)仿真器，對(duì)其優(yōu)化，確定其最佳加工順序ω ^及最大完工周期C ( ω J)，并將該信息返回集中控制器，轉(zhuǎn)步驟4;步驟4 :將含n2s工件的組送入系統(tǒng)仿真優(yōu)化器，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，確定其最佳加工順序ω 2S及其最大完工周期C ( ω 2S)，并將結(jié)果回傳至控制器，轉(zhuǎn)步驟5 ；步驟5 :控制器取兩組工件的最大完工周期最大的即C(cV/ω 2S) =max (C (ω J，C (ω 2S))作為兩組工件的共同完工周期，轉(zhuǎn)步驟6 ；步驟6 :更新s值，即s=s+l,判斷更新后的s彡X是否成立,若成立,轉(zhuǎn)步驟3 ;否貝U，轉(zhuǎn)步驟7 ;步驟7:控制器從X個(gè)兩組分中確定一個(gè)最大完工周期最小的兩組分，即Ti ω；/ 6/)=3 (’( ω lV 6hV)，將該兩組分工件及其加工順序ω ω ；作為生產(chǎn)線上確定分配方法和加工次序，轉(zhuǎn)步驟8;步驟8 :集中控制器將確定工件加工分配及順序信息傳遞至現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC，PLC啟動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)參數(shù)τ賦值,參數(shù)τ為工件記數(shù),表示生產(chǎn)線上已加工工件數(shù)目，這里賦值τ = 1，轉(zhuǎn)步驟9 ; 步驟9 :生產(chǎn)設(shè)備按PLC現(xiàn)場(chǎng)指令進(jìn)行有序生產(chǎn)，并將生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)傳遞給系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)器，轉(zhuǎn)步驟10 ；步驟10 :集中控制器根據(jù)生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器采集信息判斷第i條生產(chǎn)線上的第j臺(tái)設(shè)備是否存在故障，若是，轉(zhuǎn)步驟13，生產(chǎn)線終止運(yùn)行，否則，轉(zhuǎn)步驟11 ；步驟11:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電容傳感器采集信息，工件流下生產(chǎn)線，對(duì)τ值更新，SPτ = τ +1，轉(zhuǎn)步驟12 ；步驟12:判斷更新后的τ Sn是否成立，若成立轉(zhuǎn)步驟9，否則轉(zhuǎn)步驟13;步驟13 :生產(chǎn)線系統(tǒng)終止運(yùn)行。3、仿真優(yōu)化過程如圖4，仿真優(yōu)化器接受到?jīng)Q策控制器傳送的工件組信息后，隨機(jī)啟動(dòng)仿真優(yōu)化過程。該過程首先對(duì)工件信息進(jìn)行歸一化處理，抽取工件狀態(tài)特征信息，包含工件指標(biāo)t、設(shè)備指標(biāo)α、平均空閑av、空閑均方差ad、平均等待tw、等待均方差td,計(jì)算動(dòng)作sw(f, g)的
值，即嫌(/，g) = f- + /f + g2，然后以狀態(tài)動(dòng)作對(duì)sc (ω)，sw (f, g)為作為支持向量機(jī)輸入，計(jì) η"
算q因子的值q (sc ( ω )，sw (f，g))，選取q因子值最大的操作，改變工件加工順序，并對(duì)新的加工順序ω ’判斷是否符合要求，具體過程如下步驟I :輸入集中控制器傳遞的工件信息，即在初始序列ω狀態(tài)下工件時(shí)間處理矩陣 Ρ(ω) = (ρ
i ω (j) ) mXn
ρ(ω)= Ρ(ω)，步驟2 :對(duì)工件時(shí)間處理矩陣P做歸一化處理，歸一化后矩陣為n
^=I J =I
PiωO)為加工序列ω第中j個(gè)工件在第i臺(tái)機(jī)器上的加工時(shí)間，m為生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)目，η為工件數(shù)目；步驟3 :計(jì)算工件序列ω的狀態(tài)特征參數(shù)t、a、av、ad、tw、td,并對(duì)狀態(tài)向量sc ( ω )賦值，即 sc ( ω ) = (t，α，av, ad, tw, td)
m -工件指標(biāo) =α」)ηΧ1 -Jj =YjPkow，tj為向量t的元素，D 為矩陣Λ。、的元素；設(shè)
7=1P KO{j、Γ\ ))
η —
備指標(biāo)a=(ai)mX1 ·Λ =^ci-Σρ^ω，％為向量α的元素，aCi為第i臺(tái)設(shè)備加工時(shí)間；平均
J=I
權(quán)利要求
1.一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法，通過控制系統(tǒng)控制雙生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程，其特征是控制系統(tǒng)包括集中控制器、仿真優(yōu)化器、現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端、生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器和強(qiáng)化學(xué)習(xí)器，控制系統(tǒng)接收生產(chǎn)任務(wù)后，由集中控制器將待加工η個(gè)工件按不同方法分成2組，分別計(jì)算不同分法下兩組工件在各生產(chǎn)線設(shè)備上的總加工時(shí)間，計(jì)算每種分法下兩組工件在總加工時(shí)間最長(zhǎng)的生產(chǎn)線設(shè)備上的總加工時(shí)間，判斷該種分法工件是否符合生產(chǎn)要求，將符合生產(chǎn)要求的分組方法得到的分組數(shù)據(jù)送入仿真優(yōu)化器，仿真優(yōu)化器通過仿真不同分組方法的兩組工件在雙生產(chǎn)線上的加工次序，獲得對(duì)應(yīng)的最大完工周期，集中控制器選取最大完工周期值最小的分組方法對(duì)應(yīng)的加工次序做為最佳加工次序，將最佳加工次序傳送至生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器； 生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器將確定的加工次序的指令發(fā)布至現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC，由現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC直接控制生產(chǎn)線上的終端設(shè)備完成生產(chǎn)動(dòng)作；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端將生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC傳輸至生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，判斷生產(chǎn)線是否處于正常運(yùn)行和生產(chǎn)是否完成，判斷結(jié)果反饋至集中控制器，集中控制器根據(jù)判斷結(jié)果確定是否停止生產(chǎn)線運(yùn)行；仿真優(yōu)化器將優(yōu)化后的仿真結(jié)果送至樣本庫(kù)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)器對(duì)樣本庫(kù)中的樣本進(jìn)行持續(xù)訓(xùn)練，通過支持向量機(jī)完成學(xué)習(xí)，由學(xué)習(xí)結(jié)果提高仿真優(yōu)化器的優(yōu)化仿真精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法，其特征是控制系統(tǒng)接收生產(chǎn)任務(wù)后，集中控制器首先對(duì)要加工的工件數(shù)目進(jìn)行確認(rèn)，啟動(dòng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端采集數(shù)據(jù)進(jìn)行自檢，自檢成功，集中控制器通知現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC使生產(chǎn)線處于預(yù)備狀態(tài)，然后按將待加工工件分成兩組，工件分組方法具體如下 η 步驟I :計(jì)算η個(gè)工件在生產(chǎn)線的第i臺(tái)設(shè)備上的總的加工時(shí)間7
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法,其特征是按某一方法分組的η個(gè)工件以時(shí)間處理矩陣P ( ω )的方式輸入仿真優(yōu)化器，P ( ω )對(duì)應(yīng)一組工件，ω表示工件的加工序列，矩陣P ( ω )中每個(gè)元素的值即為對(duì)應(yīng)加工工序的加工時(shí)間； 抽取工件狀態(tài)特征信息，包含工件指標(biāo)t、設(shè)備指標(biāo)α、平均空閑av、空閑均方差ad、平均等待tw和等待均方差td,計(jì)算系統(tǒng)狀態(tài)動(dòng)作對(duì)sc(co), sw(f, g)的值,系統(tǒng)狀態(tài)特征用狀態(tài)向量SC(Co)= (t, a，av, ad, tw, td)表示,先對(duì)時(shí)間處理矩陣做歸一化處理即
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法，其特征是集中控制器得到將工件分成符合要求的X種分組，對(duì)s賦初值s=l，對(duì)于第s種分組的工件，其所分兩組數(shù)目為ηΛ n2s，將含nj工件的組送入仿真優(yōu)化器，對(duì)其優(yōu)化，確定其最佳加工次序ω !s及最大完工周期C( J，并將該信息返回集中控制器，再將含n2s工件的組送入仿真優(yōu)化器，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，確定其最佳加工順序ω23及其最大完工周期C(co2s)，并將結(jié)果回傳至集中控制器，集中控制器取兩組工件的最大完工周期值的最大一種分組，即C(G)1S/C(co2s))作為兩組工件的共同完工周期，更新s值，即s=s+l，并判斷更新后的X是否成立，若成立，則繼續(xù)對(duì)其他分組方法進(jìn)行優(yōu)化處理，否則控制器從X種分組中確定一個(gè)最大共同完工周期最小的兩組分，
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法，其特征是強(qiáng)化學(xué)習(xí)器根據(jù)樣本庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)支持向量機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整更新，使其對(duì)q因子的擬合預(yù)測(cè)能力逐步提升，學(xué)習(xí)具體過程如下步驟I :支持向量機(jī)特征在于其是一種混合核的支持向量機(jī)，其混合核函數(shù)具體形式如下
全文摘要
一種注塑機(jī)工件生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法，針對(duì)雙生產(chǎn)線注塑機(jī)工件制造系統(tǒng)自身特點(diǎn)，建立集系統(tǒng)決策、監(jiān)測(cè)和學(xué)習(xí)功能為一體的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能優(yōu)化生產(chǎn)，集中控制器與仿真優(yōu)化器共同完成系統(tǒng)控制任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC和生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)器聯(lián)合完成生產(chǎn)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制指令的運(yùn)行，強(qiáng)化學(xué)習(xí)器通過具混合核函數(shù)的支持向量機(jī)實(shí)現(xiàn)值迭代學(xué)習(xí)思想，能夠靈活利用離線學(xué)習(xí)提高系統(tǒng)仿真器的優(yōu)化仿真能力，減少控制系統(tǒng)整體運(yùn)行時(shí)間并提高其運(yùn)行質(zhì)量，縮短制造系統(tǒng)生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率。
文檔編號(hào)B29C45/76GK102909844SQ20121040721
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者嚴(yán)洪森, 李文超, 楊宏兵 申請(qǐng)人:東南大學(xué)