專利名稱：一種用于柔性制造系統(tǒng)的rgv實時動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及柔性制造系統(tǒng)，特別是一種用于柔性制造系統(tǒng)的RGV實時 動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System),英文縮寫為FMS，是指由多 臺數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng)，它包 括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)過程狀態(tài)的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適 用于多品種、中小批量生產(chǎn)。FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)，它按照成組的加工 對象確定工藝過程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲運系統(tǒng)， 并由計算機進(jìn)行控制。故能自動調(diào)整并實現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生 產(chǎn)，并能及時地改變產(chǎn)品以滿足市場需求。FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理 兩種功能，因此能綜合地提高生產(chǎn)效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴大，包括 毛坯制造、機械加工、裝配和質(zhì)量檢驗等。典型的柔性制造系統(tǒng)一般由數(shù)字控制 加工設(shè)備、物料儲運系統(tǒng)和信息控制系統(tǒng)組成。柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、 高度自動化的系統(tǒng)。它將單臺的各種數(shù)控設(shè)備運用工廠自動控制、計算機軟硬件 及信息化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機地結(jié)合起來，理想和圓滿地解決了機械制造 高自動化與高柔性化之間的矛盾。柔性制造系統(tǒng)中，物料輸送設(shè)備的智能動態(tài)調(diào) 度是這種智能信息化產(chǎn)品要解決的主要問題之一。目前還未見有關(guān)于FMS物流 系統(tǒng)中搬運小車的動態(tài)調(diào)度的專利。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型解決了 FMS物流系統(tǒng)中搬運小車的動態(tài)調(diào)度科學(xué)、合理、優(yōu)化 的問題，提供一種用于柔性制造系統(tǒng)的RGV實時智能動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)。 本實用新型的技術(shù)方案是通過如下內(nèi)容實現(xiàn)的
一種用于柔性制造系統(tǒng)的RGV實時動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，包括加工裝置、物料裝
置和控制與管理裝置，其特征在于所述加工裝置包括l臺或多臺加工設(shè)備；所
述物料裝置包括1個或多個上下料工位、能緩存多個托板的托板庫和RGV有軌 小車；所述控制與管理裝置包括FANUC數(shù)控系統(tǒng)或FANUC數(shù)控系統(tǒng)與工控計
算機的軟硬件系統(tǒng)；所述RGV有軌小車動態(tài)調(diào)度是利用服務(wù)優(yōu)先準(zhǔn)則和隊列優(yōu) 先準(zhǔn)則對RGV有軌小車的行為進(jìn)行優(yōu)化的一種調(diào)度模型。
所述服務(wù)是指是設(shè)備(包括上下料工位)請求RVG為自己服務(wù)的要求，RGV 根據(jù)服務(wù)的優(yōu)先級對設(shè)備進(jìn)行服務(wù)。
所述隊列是具有FIFO (First-In First-Out)先進(jìn)先出特點的一種結(jié)構(gòu)，結(jié)合 托板的類型將托板庫內(nèi)的計劃托板按隊列分類為初始化托板、待加工托板、已加 工托板和計劃完工托板。
RGV行為的基本動作就是根據(jù)優(yōu)先準(zhǔn)則和隊列處理準(zhǔn)則把指定的托板從起 始位置輸送到指定的目的位置的機械動作。RGV的調(diào)度隨著服務(wù)的變化，其實 也就是這兩個地址數(shù)據(jù)的改變，所以我們設(shè)計了一個FANUC宏程序來驅(qū)動RGV 的機械動作，再用兩個FANUC宏變量作為宏程序中起始位置和目標(biāo)位置的存放 地址。我們在執(zhí)行一個服務(wù)時，只要將正確的數(shù)據(jù)寫入這兩個地址，再啟動宏程 序便可完成。
由于零件都存放在托板里，而零件與托板之間又是一一對應(yīng)的關(guān)系，所以對 零件的管理也可轉(zhuǎn)化成對托板庫內(nèi)托板的管理。我們根據(jù)零件的加工狀態(tài)將安排 有計劃的托板分為以下幾中類型
a) 初始化托板
初始化托板是有加工計劃但還沒有裝夾過零件的空托板。按裝夾完后托 板零件第一道工序加工設(shè)備又可細(xì)分為每臺設(shè)備的初始化托板，如1號設(shè)備 初始化托板、2號設(shè)備初始化托板。。。
b) 待加工托板
待加工托板是有加工計劃且裝夾有未加工完成零件的托板。按待加工托 板當(dāng)前工序加工設(shè)備又可細(xì)分為每臺設(shè)備的待加工托板，如1號設(shè)備待加工 托板、2號設(shè)備待加工托板。。。
c) 已加工托板
已加工托板是有加工計劃且裝夾有加工完成零件的托板
d) 計劃完工托板
計劃完工托板是有所有計劃零件都加工完成的計劃空托板 由于柔性制造系統(tǒng)中，加工零件的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)備的數(shù)量，而設(shè)備對零件 的作業(yè)基本是一對一的模式，所以一般會有很多零件處于等待狀態(tài)，包括工件裝 卸的等待、工件加工的等待、工件清洗的等待等等。因為托板庫里所有計劃托板 都是等待托板，所以我們結(jié)合托板的類型將托板庫內(nèi)的計劃托板按隊列進(jìn)行了分 類，隊列是具有FIFO (First-In First-Out)先進(jìn)先出特點的一種結(jié)構(gòu)，這樣便形 成了一套隊列優(yōu)先準(zhǔn)則。隊列類型如下圖所示的結(jié)構(gòu)組成
托板庫
初始化托板
待加工托板
已加工托板
計劃完工托板
在邏輯思想的設(shè)計中，我們建立了服務(wù)的概念。這個概念在調(diào)度中就是設(shè) 備(包括上下料工位)請求RVG為自己服務(wù)的思想。RGV有軌小車根據(jù)服務(wù)要 求首先檢索托盤的隊列，若對應(yīng)隊列成員為空再檢索托板庫外其他設(shè)備(包括上 下料工位)上符合服務(wù)要求的托板，把指定的托板從起始位置輸送到指定的目的 位置，并自動完成隊列數(shù)據(jù)的維護。在服務(wù)的基礎(chǔ)上，我們又按服務(wù)的緊急性將 所有服務(wù)進(jìn)行了優(yōu)先級界定，當(dāng)RGV每完成一個服務(wù)后，又會從當(dāng)前所有服務(wù) 請求中選擇優(yōu)先級最高的進(jìn)行服務(wù)，這樣便形成了一套服務(wù)優(yōu)先準(zhǔn)則。
優(yōu)先級l:加工設(shè)備請求RGV送入需在本設(shè)備加工托板。當(dāng)加工設(shè)備空閑 時，加工設(shè)備會發(fā)出讓RGV送入需在本設(shè)備加工托板的請求。
優(yōu)先級2:加工設(shè)備請求RGV送走已在本設(shè)備上加工的托板。當(dāng)托板在加 工設(shè)備上加工完后，托板只有其他設(shè)備待加工托板或己加工托板兩種狀態(tài)，加工 設(shè)備會發(fā)出讓RGV送走已在本設(shè)備上加工完的托板的請求。
優(yōu)先級3:上下料工位請求RGV送入需要上下料的托板。當(dāng)上下料工位處 于空閑狀態(tài)，上下料工位便會發(fā)出讓RGV送入需要上下料的托板。需要上下料 的托板只有初始化托板和已加工托板兩種。
——
號i
設(shè)設(shè)設(shè)設(shè)設(shè)
備備備備備
初初a 0 a待待待
始始加加加
化化工工工
隊隊隊隊隊
列列列列列
計劃完工隊列
已加工隊列
一號設(shè)備初始化隊列
優(yōu)先級4:上下料工位請求RGV送走上下料完成托板。當(dāng)托板在上下料工
位完成上下料操作后，上下料工位便會發(fā)出讓RGV送走上下料完成托板的要求。 上下料完成的托板只有待加工托板和計劃完工托板兩種
本實用新型引入服務(wù)和隊列的思想，RGV行為的基本動作就是把指定的托 板從起始位置輸送到指定的目的位置的機械動作。RGV的調(diào)度隨著服務(wù)的變化， 其實也就是這兩個地址數(shù)據(jù)的改變，本實用新型利用FANUC宏程序來驅(qū)動RGV 的機械動作，再用兩個FANUC宏變量作為宏程序中起始位置和目標(biāo)位置的存放 地址，在執(zhí)行一個服務(wù)時，只要將正確的數(shù)據(jù)寫入這兩個地址，再啟動宏程序便 可完成。本實用新型有效處理和協(xié)調(diào)了物料系統(tǒng)中搬運小車的動態(tài)調(diào)度。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型服務(wù)流程圖。
具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括加工裝置、物料裝置和控制與管理裝置，所述 加工裝置包括一臺或多臺加工設(shè)備1;所述物料裝置包括一個或多個上下料工位 2、能緩存多個托板的托板庫4和RGV有軌小車3;所述控制與管理裝置包括 FANUC數(shù)控系統(tǒng)或FANUC數(shù)控系統(tǒng)與工控計算機5;所述RGV有軌小車3動 態(tài)調(diào)度是利用服務(wù)優(yōu)先準(zhǔn)則和隊列優(yōu)先準(zhǔn)則對RGV有軌小車3的行為進(jìn)行優(yōu)化 的一種調(diào)度模型。
RGV有軌小車3的調(diào)度動作就是把指定的托板從起始位置輸送到指定的目 的位置的機械動作。RGV有軌小車3的調(diào)度隨著服務(wù)的變化，其實也就是這兩 個地址數(shù)據(jù)的改變，F(xiàn)ANUC宏程序來驅(qū)動RGV有軌小車3的機械動作，再用 兩個FANUC宏變量作為宏程序中起始位置和目標(biāo)位置的存放地址。執(zhí)行一個服 務(wù)時，只要將正確的數(shù)據(jù)寫入這兩個地址，再啟動宏程序便可完成。下面是一個 動作驅(qū)動的宏程序，#121是用于存放起始地址的宏變量，#122是用于存放目標(biāo) 地址的宏變量
O8002
#lll=#[#121+900] ;起始庫位的X坐標(biāo)
#112=#[#121+950] ;起始庫位的Z坐標(biāo) #113=#[#122+900]
#114=#[#122+950]
#115=#121+30
#116=#122+60
M#115
G01G94X#111F20000
Z#112F10000
M91
Z0
M92
#519,121+500]
#[#121+500]=0
X#113F20000
M91
M#116
Z#114F10000
M92
Z0
#[#122+500]=519 #519=0 M99
;目標(biāo)庫位的X坐標(biāo) ;目標(biāo)庫位的Z坐標(biāo)
;用于起始庫位中有托板應(yīng)答的M代碼 ;用于目標(biāo)庫位中無托板應(yīng)答的M代碼 ;檢測起始庫位有托板 ;驅(qū)動RGV運行到起始庫位的X坐標(biāo) 鄰動RGV伸出到起始庫位的Z坐標(biāo) ;RGV抬起取托板 ;RGV將托板運到小車內(nèi) ;RGV降下 ;更新RGV上托板號 ;起始庫位托板號清零 ;驅(qū)動RGV運行到目標(biāo)庫位的X坐標(biāo) ;RGV升起
;檢測目標(biāo)庫位無托板
;驅(qū)動RGV伸出到目標(biāo)庫位Z坐標(biāo) ;RGV降下放托板 ;RGV縮回
;更新目標(biāo)庫位上的托板號 ;RGV上托板號清零
;子程序結(jié)束，返回主程序 由于零件都存放在托板里，而零件與托板之間又是一一對應(yīng)的關(guān)系，所以對 零件的管理也可轉(zhuǎn)化成對托板庫4內(nèi)托板的管理。根據(jù)零件的加工狀態(tài)將安排有 計劃的托板分為以下幾中類型
a) 初始化托板
初始化托板是有加工計劃但還沒有裝夾過零件的空托板。按裝夾完后托 板零件第一道工序加工設(shè)備1又可細(xì)分為每臺加工設(shè)備1的初始化托板，如 l號設(shè)備初始化托板、2號設(shè)備初始化托板。。。
b) 待加工托板
待加工托板是有加工計劃且裝夾有未加工完成零件的托板。按待加工托 板當(dāng)前工序加工設(shè)備1又可細(xì)分為每臺加工設(shè)備1的待加工托板，如1號設(shè) 備l待加工托板、2號設(shè)備待加工托板…… C)已加工托板
已加工托板是有加工計劃且裝夾有加工完成零件的托板 d)計劃完工托板
計劃完工托板是有所有計劃零件都加工完成的計劃空托板 由于柔性制造系統(tǒng)中，加工零件的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)備的數(shù)量，而設(shè)備對零件 的作業(yè)基本是一對一的模式，所以一般會有很多零件處于等待狀態(tài)，包括工件裝
卸的等待、工件加工的等待、工件清洗的等待等等。因為托板庫4里所有計劃托 板都是等待托板，所以我們結(jié)合托板的類型將托板庫4內(nèi)的計劃托板按隊列進(jìn)行 了分類，隊列是具有FIFO (First-In First-Out)先進(jìn)先出特點的一種結(jié)構(gòu)，這樣 便形成了一套隊列優(yōu)先準(zhǔn)則。隊列類型如下圖所示的結(jié)構(gòu)組成
托板庫
初始化托板
待加工托板
已加工托板
計劃完工托板
在邏輯思想的設(shè)計中，我們建立了服務(wù)的概念。這個概念在調(diào)度中就是設(shè)備 (包括上下料工位)請求RVG有軌小車3為自己服務(wù)的思想。RGV有軌小車3 根據(jù)服務(wù)要求首先檢索托盤的隊列，若對應(yīng)隊列成員為空再檢索托板庫4外其他 加工設(shè)備1或者上下料工位2上符合服務(wù)要求的托板，把指定的托板從起始位置 輸送到指定的目的位置，并自動完成隊列數(shù)據(jù)的維護。在服務(wù)的基礎(chǔ)上，按服務(wù) 的緊急性將所有服務(wù)進(jìn)行了優(yōu)先級界定。當(dāng)RGV有軌小車3每完成一個服務(wù)后， 又會從當(dāng)前所有服務(wù)請求中選擇優(yōu)先級最高的進(jìn)行服務(wù)。
優(yōu)先級l:加工設(shè)備1請求RGV有軌小車3送入需在本設(shè)備加工托板。當(dāng)
——
號
設(shè)設(shè)設(shè)設(shè)設(shè)
備備備備備
初初0 0 。待待待
始始加加加
化化工工工
隊隊隊隊隊
列列列列列
計劃完工隊列
已加工隊列
一號設(shè)備初始化隊列
加工設(shè)備1空閑時，加工設(shè)備1會發(fā)出讓RGV有軌小車3送入需在本設(shè)備加工 托板的請求。
優(yōu)先級2:加工設(shè)備1請求RGV有軌小車3送走已在本設(shè)備上加工的托板。 當(dāng)托板在加工設(shè)備1上加工完后，托板只有其他加工設(shè)備1待加工托板或已加工 托板兩種狀態(tài)，加工設(shè)備1會發(fā)出讓RGV有軌小車3送走已在本設(shè)備上加工完 的托板的請求。
優(yōu)先級3:上下料工位2請求RGV有軌小車3送入需要上下料的托板。當(dāng) 上下料工位2處于空閑狀態(tài)，上下料工位2便會發(fā)出讓RGV有軌小車3送入需 要上下料的托板。需要上下料的托板只有初始化托板和已加工托板兩種。
優(yōu)先級4:上下料工位2請求RGV有軌小車3送走上下料完成托板。當(dāng)托 板在上下料工位2完成上下料操作后，上下料工位2便會發(fā)出讓RGV有軌小車 3送走上下料完成托板的要求。上下料完成的托板只有待加工托板和計劃完工托 板兩種
本實用新型引入服務(wù)和隊列的思想，RGV有軌小車3的調(diào)度動作就是把指 定的托板從起始位置輸送到指定的目的位置的機械動作。RGV有軌小車3的調(diào) 度隨著服務(wù)的變化，其實也就是這兩個地址數(shù)據(jù)的改變，本實用新型利用FANUC 宏程序來驅(qū)動RGV有軌小車3的機械動作，再用兩個FANUC宏變量作為宏程 序中起始位置和目標(biāo)位置的存放地址，在執(zhí)行一個服務(wù)時，只要將正確的數(shù)據(jù)寫 入這兩個地址，再啟動宏程序便可完成。本實用新型有效處理和協(xié)調(diào)了物料系統(tǒng) 中搬運小車的動態(tài)調(diào)度。
當(dāng)然，本實用新型不限于上述實施方式，凡有以本實用新型的精神為基礎(chǔ)， 而為本實用新型任何形式的修飾或變更，皆仍應(yīng)屬于本實用新型意圖保護的范 疇。
權(quán)利要求1、一種用于柔性制造系統(tǒng)的RGV實時動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，包括加工裝置、物料裝置和控制與管理裝置，其特征在于所述加工裝置包括一臺或多臺加工設(shè)備(1)；所述物料裝置包括一個或多個上下料工位(2)、能緩存多個托板的托板庫(4)和RGV有軌小車(3)；所述控制與管理裝置包括FANUC數(shù)控系統(tǒng)或FANUC數(shù)控系統(tǒng)與工控計算機(5)；所述RGV有軌小車(3)動態(tài)調(diào)度是利用服務(wù)優(yōu)先準(zhǔn)則和隊列優(yōu)先準(zhǔn)則對RGV有軌小車(3)的行為進(jìn)行優(yōu)化的一種調(diào)度模型。
專利摘要本實用新型涉及柔性制造系統(tǒng)，特別是一種用于柔性制造系統(tǒng)的RGV實時動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)。包括加工裝置、物料裝置和控制與管理裝置，其特征在于所述加工裝置包括1臺或多臺加工設(shè)備；所述物料裝置包括1個或多個上下料工位、能緩存多個托板的托板庫和RGV有軌小車；所述控制與管理裝置包括FANUC數(shù)控系統(tǒng)或FANUC數(shù)控系統(tǒng)與工控計算機；所述RGV有軌小車動態(tài)調(diào)度是利用服務(wù)優(yōu)先準(zhǔn)則和隊列優(yōu)先準(zhǔn)則對RGV有軌小車的行為進(jìn)行優(yōu)化的一種調(diào)度模型。本實用新型有效處理和協(xié)調(diào)了物料系統(tǒng)中搬運小車的動態(tài)調(diào)度。
文檔編號G05B19/418GK201188187SQ20072008266
公開日2009年1月28日 申請日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者斌 劉, 熊楗洲 申請人:四川普什寧江機床有限公司