用于優(yōu)化機器人單元的性能的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本公開的實施例涉及用于優(yōu)化機器人單元的性能的方法和裝置。機器人單元包括至少一個工作站和至少一個機器人。所述方法可包括通過對用于機器人單元的初始單元布局執(zhí)行敏感性分析來確定對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站；以及基于確定的因素來對對應(yīng)工作站執(zhí)行性能優(yōu)化過程以獲得用于機器人單元的經(jīng)過改善的單元布局。利用本公開的實施例，可以通過敏感因素對敏感工作站執(zhí)行機器人單元的性能優(yōu)化，并且因此可高效地確定可實現(xiàn)性能改善的經(jīng)過改善的單元布局。
【專利說明】
用于優(yōu)化機器人單元的性能的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開的實施例一般地涉及機器人單元，并且更特別地涉及用于優(yōu)化機器人單元的性能的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在強烈的全球競爭的環(huán)境中，以機器人為中心的單元正在結(jié)合自動化和重復(fù)處理以便改善生產(chǎn)力和質(zhì)量中起到越來越重要的作用。以機器人為中心的單元，也稱為機器人單元，是其中由一個或多個機器人來執(zhí)行裝載和卸載操作的制造單元。機器人單元通常包括一系列的工作站以及一個或多個機器人。在工作站之中，充當(dāng)饋入設(shè)備的一個工作站被配置成饋入要處理的工件；充當(dāng)饋出設(shè)備的另一個工作站被配置成輸出已處理的工件;并且充當(dāng)處理工作站的其它工作站按照固定序列對工件執(zhí)行處理操作。同時，一個或多個機器人負(fù)責(zé)在單元內(nèi)將工件從一個處理工作站運輸?shù)搅硪粋€處理工作站。
[0003]僅僅出于舉例說明的目的，圖1圖示出用于現(xiàn)有技術(shù)中的一般機器人單元的示意圖。如圖1中所示，很明顯，機器人單元100包括m個工作站110-1至110-m和η個機器人120-1至120-η。在圖1中，出于簡化的目的，將饋入設(shè)備、饋出設(shè)備和處理工作站一般地圖示為工作站而沒有清楚地進(jìn)行區(qū)別，然而，應(yīng)注意的是機器人單元100通常包括所有的饋入設(shè)備、處理工作站和饋出設(shè)備。機器人單元100通常處于流水車間(flow-shop)類型，并且在循環(huán)生產(chǎn)中，每個工件通常按照相同的順序經(jīng)過有限的工作站。
[0004]針對機器人單元的性能，效率的直接且被廣泛使用的度量是例如單元的生產(chǎn)力，特別是生產(chǎn)率，即每單位時隙生產(chǎn)的成品零件的數(shù)目。如何實現(xiàn)機器人單元中的最大/近最大生產(chǎn)率、甚至是生產(chǎn)率方面的小的改善都始終是突出目標(biāo)，尤其是在通信、計算機和消費電子(3C)行業(yè)中。
[0005]在上述循環(huán)生產(chǎn)中，節(jié)拍時間指的是在其期間在正常重復(fù)中完成移動和操作的序列以生產(chǎn)工件的周期時間。因此，使生產(chǎn)率最大化在于尋求最小節(jié)拍時間。
[0006]在現(xiàn)有的單元布局確定中，其通常使用試錯環(huán)路但耗費時間的工作環(huán)路，并且在圖2中示意性地圖示出現(xiàn)有技術(shù)中的用于機器人單元的示例性單元布局確定的流程圖。如圖2中所示，在步驟S201處設(shè)定工作站的初始放置;然后基于工作站的初始放置，在步驟S202處確定操作路徑并創(chuàng)建操作序列；并且然后定義每對工作站之間的可能物料搬運路徑。隨后，在步驟S203處基于預(yù)定檢查規(guī)則來檢查可達(dá)性和路徑可行性，并且然后，通過例如單元模擬或單元運行來獲得節(jié)拍時間，如果在步驟S206處確定滿足性能要求，則結(jié)束該過程，否則在步驟S207處，憑經(jīng)驗試驗來重新布置機器人單元中的工作站的放置和/或操作序列。接下來，可重復(fù)執(zhí)行步驟S204至S207的操作直至滿足性能要求。然而，根據(jù)示例性流程圖，可注意到單元布局確定過程嚴(yán)重地依賴于工程師的經(jīng)驗，并且由于缺乏高效的手段，在節(jié)拍時間性能方面幾乎與購買彩票一樣。
[0007]在現(xiàn)有技術(shù)中，提出了通過確定單元中的工作站的布置或優(yōu)化機器人單元中的調(diào)度來改善零件生產(chǎn)的節(jié)拍時間。然而，這些方法主要是針對具有簡單單元布局的機器人單元，并且當(dāng)面對包括許多機器人和工作站的機器人單元時，仍難以以高效的方式實現(xiàn)對機器人單元的生產(chǎn)力改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于前述內(nèi)容，本公開提供了一種用于機器人單元優(yōu)化的改進(jìn)解決方案，從而解決或至少部分地緩解現(xiàn)有技術(shù)中的問題的至少一部分。
[0009]根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種用于優(yōu)化機器人單元的性能的方法，其中，機器人單元包括至少一個工作站和至少一個機器人。該方法包括通過對用于機器人單元的初始單元布局執(zhí)行敏感性分析來確定對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站；以及基于確定的因素來對對應(yīng)工作站執(zhí)行性能優(yōu)化過程以獲得用于機器人單元的經(jīng)過改善的單兀布局。
[0010]在本公開的實施例中，確定對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站可包括:關(guān)于處理時間和物料搬運時間對機器人單元中的所述至少一個工作站執(zhí)行敏感性分析;基于敏感性分析結(jié)果將處理時間和物料搬運時間對所述至少一個工作站的影響排序；以及將對機器人單元的性能具有最大影響的處理時間和物料搬運時間中的一個和與之相關(guān)聯(lián)的工作站確定為對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站。
[0011]在本公開的另一實施例中，如果確定的因素是處理時間，可執(zhí)行利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的性能優(yōu)化過程。利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的性能優(yōu)化過程可包括機器人單元模式優(yōu)化和操作序列優(yōu)化中的至少一種。
[0012]在本公開的另一實施例中，如果機器人單元模式優(yōu)化要被執(zhí)行，可通過根據(jù)敏感性分析結(jié)果確定能夠?qū)崿F(xiàn)成本有效性的工作站的數(shù)目來進(jìn)一步確定能夠被新添加在機器人單元中的工作站的最佳數(shù)目。
[0013]在本公開的另一實施例中，如果確定的因素是物料搬運時間，可執(zhí)行關(guān)于工作站移位的性能優(yōu)化過程。
[0014]在本公開的另一實施例中，可利用新獲得的經(jīng)過改善的單元布局作為新初始單元布局來重復(fù)確定因素和對應(yīng)工作站以及執(zhí)行性能優(yōu)化過程，直至獲得滿足性能要求的經(jīng)過改善的單元布局。
[0015]在本公開的另一實施例中，本方法還可包括:基于經(jīng)過改善的單元布局來執(zhí)行所述至少一個工作站的移位和/或機器人單元調(diào)度。
[0016]根據(jù)本公開的第二方面，進(jìn)一步提供了一種用于優(yōu)化機器人單元的性能的裝置，其中，機器人單元包括至少一個工作站和至少一個機器人。本裝置包括:因素和工作站確定單元，被配置成通過對用于機器人單元的初始單元布局執(zhí)行敏感性分析來確定對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站；以及性能優(yōu)化部件，被配置成基于確定的因素來對對應(yīng)工作站執(zhí)行性能優(yōu)化過程以獲得用于機器人單元的經(jīng)過改善的單元布局。
[0017]利用用本公開的實施例，可以關(guān)于敏感因素對敏感工作站執(zhí)行機器人單元的性能優(yōu)化，并且因此可高效地確定可實現(xiàn)用于機器人單元的性能改善的經(jīng)過改善的單元布局。
【附圖說明】
[0018]通過關(guān)于如參考附圖在本描述中舉例說明的實施例的詳細(xì)說明，本公開的上述及其它特征將變得更加顯而易見，在整個附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似部件，并且在所述附圖中:
[0019]圖1示意性地圖示出現(xiàn)有技術(shù)中的示例性機器人單元的圖；
[0020]圖2示意性地圖示出現(xiàn)有技術(shù)中的用于機器人單元的示例性單元布局確定的流程圖；
[0021]圖3示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的用于優(yōu)化機器人單元的性能的方法的流程圖；
[0022]圖4示意性地圖示出其中可以實現(xiàn)本公開的實施例的示例性機器人單元的圖；
[0023]圖5示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的示例性生產(chǎn)序列的調(diào)度方案的圖；
[0024]圖6示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的優(yōu)化操作序列的圖；
[0025]圖7示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的敏感性分析結(jié)果的圖；
[0026]圖8示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的工作站替換優(yōu)化過程的圖；
[0027]圖9示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的單元模式優(yōu)化過程的圖；
[0028]圖10示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的用于優(yōu)化機器人單元的性能的特定實施方式的流程圖；以及
[0029]圖11示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的用于改善機器人激光單元中的機器人單元的性能的裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0030]在下文中，將參考附圖通過實施例來詳細(xì)地描述本公開的實施例。應(yīng)認(rèn)識到的是，這些實施例僅僅是為了使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解和實現(xiàn)本公開而呈現(xiàn)的，并不意圖以任何方式限制本公開的范圍。
[0031]在附圖中，以框圖、流程圖或其它圖的方式圖示出本公開的各種實施例。流程圖或框圖中的每個方框可以表示模塊、程序或代碼的一部分，其包含用于執(zhí)行指定邏輯功能的一個或多個可執(zhí)行指令，并用虛線示出必有的步驟、操作或方框。此外，雖然按照執(zhí)行方法步驟的特定序列圖示出這些方框，但事實上，其可能不一定嚴(yán)格地根據(jù)所示序列來執(zhí)行。例如，其可能按照相反序列或者同時地執(zhí)行，這取決于各操作的性質(zhì)。還應(yīng)注意的是，可以由用于執(zhí)行指定功能/操作的基于專用硬件的系統(tǒng)或者用專用硬件和計算機指令的組合來實現(xiàn)流程圖中的框圖和/或每個方框及其組合。
[0032]—般地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語應(yīng)根據(jù)其在技術(shù)領(lǐng)域中的普通意義來解釋，除非在本文中另外明確地定義。對“一 / 一個/該/所述【元件、設(shè)備、部件、裝置、步驟等】”的所有參考將被開放地解釋為參考所述元件、設(shè)備、部件、裝置、單元、步驟等的至少一個實例，而不排除多個此類設(shè)備、部件、裝置、單元、步驟等，除非另外明確地說明。此外，如本文所使用的不定冠詞“一 / 一個”不排除多個此類步驟、單元、模塊、設(shè)備以及對象等。
[0033]接下來，將對圖3進(jìn)行參考以舉例說明根據(jù)本公開的實施例的用于優(yōu)化機器人單元的性能的示例性方法的流程圖。
[0034]如圖3中所示，首先在步驟S301處，通過對用于機器人單元的初始單元布局執(zhí)行敏感性分析來確定對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站。
[0035]在下文中，在進(jìn)一步詳細(xì)地描述本公開的解決方案之前，將首先參考圖4來簡要地介紹示例性機器人單元，圖4僅出于舉例說明的目的圖示出示例性機器人單元。如圖4中所示，示例性機器人單元400可包括四個工作站410-1至410-4和一個機器人420。在四個工作站之中，工作站410-1可充當(dāng)饋入設(shè)備，而工作站410-4可充當(dāng)饋出設(shè)備。其它兩個工作站410-2和410-3是處理工作站。
[0036]針對示例性機器人單元，首先確定初始單元布局?？山柚诒绢I(lǐng)域中已知的任何方法，例如，如圖2中所示的過程，來確定初始單元布局。在下文中，出于舉例說明的目的，將描述使用優(yōu)化解決方案的示例性過程。
[0037]首先，可將工作站的初始放置設(shè)定為例如默認(rèn)設(shè)置，只要該設(shè)置使得能夠?qū)崿F(xiàn)機器人單元的正常運行即可。然后，基于工作站的初始替換，可指定操作路徑并可因此創(chuàng)建操作序列。接下來，可檢查可達(dá)性和路徑可行性以確定操作路徑和操作序列是可實行的。然后，執(zhí)行模擬或單元運行以獲得機器人單元的物料搬運時間和處理時間。
[0038]因此，可獲得例如圖5中所示的生產(chǎn)序列的調(diào)度方案。在機器人單元中，正常地，工件需要經(jīng)過在每個過程階段對應(yīng)的工作站?；蛘邠Q言之，將存在要完成的許多活動六1至八11(即，物料搬運)，并且在每對活動之間的是每個工作站的處理動作，正如圖5中所示。一般地，可以將標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)序列定義為活動矢量(Al、A2、A3.....An) ο
[0039]此外，可選地，可進(jìn)一步執(zhí)行單元調(diào)度優(yōu)化以獲得優(yōu)化調(diào)度。可基于在本領(lǐng)域中已知的任何機器人單元調(diào)度優(yōu)化方案(諸如全局搜索)來執(zhí)行此優(yōu)化。在本文中，出于不使本公開含糊難懂的目的;將不詳細(xì)闡述其細(xì)節(jié)。在圖6中圖示出示例性最佳或近最佳機器人調(diào)度或操作序列，在圖6中橫軸指示工作站的索引，并且I至4的編號分別地對應(yīng)于工作站410-1至410-4。根據(jù)圖6，可理解的是，所有工作站410-1至410-4和機器人420將在某個時間開始其各自操作并根據(jù)調(diào)度而持續(xù)一定時段。
[0040]可將工作站的初始放置、操作路徑、操作序列、物料搬運路徑和最佳調(diào)度取作初始單元布局。然而，應(yīng)注意的是，還可將在沒有執(zhí)行優(yōu)化過程的情況下獲得的單元布局取作初始單元布局。基于此初始單元布局，可對機器人單元執(zhí)行敏感性分析。
[0041]該敏感性分析是用于計算出機器人單元的性能(諸如生產(chǎn)力、成本有效性、節(jié)能、壽命)相對于過程參數(shù)(諸如處理時間、物料搬運時間等)改變多少的過程?？赏ㄟ^逐步地改變每個工作站的過程參數(shù)并確定機器人單元的相應(yīng)性能變化(即，改善或退化)來執(zhí)行敏感性分析過程。以節(jié)拍時間作為性能的示例并以處理時間和物料搬運時間作為過程參數(shù)的示例，可將由初始單元布局指定的用于工作站的處理時間取作參考值;然后可每次將工作站的處理時間減小或增加一定的百分比，同時將諸如物料搬運時間之類的其它過程參數(shù)保持原樣;接下來通過例如單元模擬或單元運行而基于減小或增加的處理時間來確定相應(yīng)節(jié)拍時間。例如，可以以1 %的步幅將處理時間從參考時間的20 %變成110%?？蓪γ總€工作站和每個過程參數(shù)執(zhí)行類似的操作。以這種方式，可以獲得敏感性分析結(jié)果，給出隨每個過程參數(shù)的性能變化。
[0042]圖7示意性地圖示出根據(jù)本公開的實施例的示例性敏感性分析結(jié)果。根據(jù)圖7，可清楚地看到節(jié)拍時間隨處理/物料搬運時間的變化，即處理/物料搬運時間對節(jié)拍時間的影響。然后，基于敏感性分析結(jié)果，可將處理時間和物料搬運時間對所述至少一個工作站的影響排序。然后可將對機器人單元的性能具有最大影響的過程參數(shù)(過程時間或物料搬運時間)和對應(yīng)工作站確定為對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站。以如圖7中敘述的敏感性分析結(jié)果為例，工作站W(wǎng)s2(即，工作站410-2)的處理時間對節(jié)拍時間具有最大影響，并且因此可將該處理時間和工作站410-2視為對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站。
[0043 ]如果將工作站的物料搬運時間確定為敏感因素，則顯然，存在通過調(diào)整工作站相對于機器人及其它工作站的移位來改善節(jié)拍時間的很大余量。也就是說，在這種情況下，將執(zhí)行關(guān)于工作站移位的性能優(yōu)化過程。根據(jù)如何引入在調(diào)整工作站的移位中使用的復(fù)雜約束，可以使用不同類型的優(yōu)化方法，例如響應(yīng)面方法、退火模擬、遺傳算法等。如果可以成功地發(fā)現(xiàn)用以對此工作站進(jìn)行定位的掃描點，則可以縮短節(jié)拍時間。
[0044]在下文中，僅僅出于舉例說明的目的，將參考圖8來描述確定工作站的移位的示例性過程。如圖8中所示，可將工作站的初始放置取作點40(10，7()，2())，并且然后形成搜索區(qū)域，該搜索區(qū)域通過將點Ao取作中心點而可以是包括例如27個點(用圓圈示出)的立方體區(qū)域。這些點表示工作站的不同位置。針對每個點，可確定其各自相應(yīng)的節(jié)拍時間，并且可確定可以實現(xiàn)最短節(jié)拍時間的新點Ai(Xi，yi，Zi)。然后，可將點Ai(χι,γι,ζι)取作新起始點，并且可再次執(zhí)行形成搜索區(qū)域和確定對應(yīng)于每個位置的節(jié)拍時間的上述操作?？芍貜?fù)操作直至最近確定的兩個點之間的距離低于預(yù)定距離或其已實現(xiàn)預(yù)定的節(jié)拍時間改善。以這種方式，可確定工作站的最佳位置。
[0045]另一方面，如果確定處理時間是最敏感的因素，則意味著最高效的方式是縮短在對應(yīng)工作站上的處理時間。因此，執(zhí)行利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的性能優(yōu)化過程。正常地，可通過優(yōu)化調(diào)度或改變單元模式來縮短處理時間。可以以任何已知方法來執(zhí)行調(diào)度優(yōu)化從而縮短處理時間。另一方面，可改變單元模式從而縮短處理時間。例如，通過引入與確定的工作站(其處理時間對節(jié)拍時間最敏感)并行的一個或多個額外工作站，也可實現(xiàn)處理時間的縮短。例如，針對圖7，工作站410-2 (Ws2)的處理時間對節(jié)拍時間最敏感，因此，可以向此機器人單元新添加與工作站410-2并行的另一工作站410-5以增加生產(chǎn)力，如圖9中所示。
[0046]然而，可理解的是，針對機器人單元添加并行工作站并不始終是有效的方式。替代地，在每個階段存在有效并行工作站的數(shù)目的上限。假設(shè)在階段i的處理時間對節(jié)拍時間最敏感，并且在此階段上已存在m個工作站。如果與添加k個并行工作站相比，向此階段i引入k+ 1個工作站不能再改善節(jié)拍時間或者改善很少，則k是階段i上的有效并行工作站的最大數(shù)目的值。
[0047]如果意指每單位節(jié)拍時間的生產(chǎn)率由客戶指定，則可以通過敏感性分析的結(jié)果來指示每個階段要滿足節(jié)拍時間要求所需的最少工作站的數(shù)目。如圖7中所示，通過將得到的收入的增加與附加設(shè)備成本相比較，敏感性分析結(jié)果提供調(diào)度的清楚概觀以及生產(chǎn)率與單元模式之間的聯(lián)系。也就是說，例如，通過根據(jù)敏感性分析結(jié)果來確定可以實現(xiàn)成本有效性的工作站的數(shù)目，可進(jìn)一步確定可以在機器人單元中新添加的工作站的最佳數(shù)目。因此，敏感性分析結(jié)果還可指示每個階段要滿足節(jié)拍時間要求所需的最少工作站的數(shù)目。以這種方式，基于敏感性分析結(jié)果，可以執(zhí)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化過程，并且結(jié)果可獲得用于機器人單元的經(jīng)過改善的單元布局。
[0048]在本公開的實施例中，可進(jìn)一步確定經(jīng)過改善的單元布局是否滿足諸如預(yù)定生產(chǎn)率之類的性能要求。如果是，則可結(jié)束本方法；否則，可將經(jīng)過改善的單元布局取作新的初始單元布局，并且可再次地執(zhí)行本方法。換言之，可利用新獲得的經(jīng)過改善的單元布局作為新初始單元布局來重復(fù)確定因素和對應(yīng)工作站以及執(zhí)行性能優(yōu)化過程，直至獲得滿足性能要求的經(jīng)過改善的單元布局。
[0049]基于確定的經(jīng)過改善的單元布局，其可執(zhí)行機器人單元調(diào)度和/或至少一個工作站的移位。在由執(zhí)行過程確定的最佳工作站位置不同于工作站的原始位置的情況下，可將工作站的位置變成最終確定的最佳位置。另一方面，如果在執(zhí)行過程期間改變機器人單元模式和操作序列中的任何一個，則其可在確定的最佳機器人單元模式處改變機器人單元模式，或者根據(jù)確定的最佳操作序列來控制工作站和機器人進(jìn)行操作。根據(jù)預(yù)定單元布局來執(zhí)行機器人單元調(diào)度和/或至少一個工作站的移位是已知的，因此在本文中將不提供其細(xì)
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[0050]利用本公開的實施例，可基于初始單元布局來執(zhí)行敏感性分析以找到對機器人單元的性能敏感的因素和工作站。因此，可以關(guān)于敏感因素對工作站執(zhí)行性能優(yōu)化從而高效地確定可實現(xiàn)性能改善的單元布局。也就是說，在本公開的實施例中，單元布局確定依賴于敏感性分析而不是專家的經(jīng)驗，并且因此可以去除單元布局確定的不確定性和隨機性。因此，可關(guān)于敏感因素來對敏感工作站優(yōu)化性能，并且可以高效的方式確定經(jīng)過改善的單元布局。
[0051]在下文中，出于進(jìn)一步舉例說明的目的，將參考圖10來描述根據(jù)本公開的實施例的優(yōu)化機器人單元的性能的特定實施方式。
[0052]如圖10中所示，首先作為步驟S1001，將例如設(shè)定工作站的初始放置作為允許機器人單元正常地運行的默認(rèn)放置。然后在步驟S1002處，指定操作路徑，并且基于工作站的放置來創(chuàng)建操作序列。然后，根據(jù)操作和序列，在步驟S1003處定義每對工作站之間的物料搬運路徑，并且在步驟S1004處，檢查物料搬運路徑的可達(dá)性和路徑可行性。然后，如果其通過檢查，則可在步驟S1005處確定物料搬運時間、由單元模擬或單元運行的處理時間。然后，可在步驟S1006處進(jìn)一步借助于本領(lǐng)域中已知的調(diào)度優(yōu)化方法來獲得最佳調(diào)度?？蓪⒐ぷ髡镜某跏挤胖?、操作路徑、操作序列、物料搬運路徑和最佳調(diào)度取作初始單元布局。
[0053]然后，可在步驟S1007處確定初始單元布局是否滿足性能準(zhǔn)則。如果初始單元布局滿足性能準(zhǔn)則，例如由客戶指定的預(yù)定生產(chǎn)率，則可結(jié)束本方法。否則，如果初始單元布局不滿足性能準(zhǔn)則，則本方法可前進(jìn)至步驟S1008，在該處，執(zhí)行敏感性分析并將每個工作站的因素對機器人單元的性能的影響排序。然后，基于該排序，可確定對機器人單元的性能具有最大影響的因素和工作站中的一個。然后，在步驟S1009處，確定處理時間是否是機器人單元的瓶頸，即對處理時間最敏感的因素。如果處理時間是瓶頸，則可在步驟S1010處執(zhí)行利用調(diào)度的關(guān)于單元模式的性能優(yōu)化過程，例如以通過根據(jù)敏感性分析結(jié)果確定可以實現(xiàn)成本有效性的工作站的數(shù)目來發(fā)現(xiàn)最佳單元模式。另一方面，如果處理時間不是瓶頸，則可在步驟SlOll處例如借助于任何已知工作站放置優(yōu)化方案來優(yōu)化工作站放置。可重復(fù)地執(zhí)行步驟S1004至SlOll直至發(fā)現(xiàn)滿足性能準(zhǔn)則的單元布局。
[0054]在上文中，參照圖10描述了優(yōu)化機器人的性能的特定實施方式。然而，可認(rèn)識到，該特定實施方式僅僅是出于舉例說明的目的給出的，并且本公開不限于此，還可以對其進(jìn)行許多修改、改變、添加。例如，在本公開的另一實施例中，初始單元布局可在未被優(yōu)化的情況下包括調(diào)度方案。在本公開的另一實施例中，僅發(fā)現(xiàn)工作站的因素對機器人單元的性能的最多影響而不將所有影響排序。
[0055]另外，在本公開中，還提供了一種用于優(yōu)化機器人單元的性能的裝置，接下來將對圖11進(jìn)行參考以描述如在本公開中提供的裝置的示例性實施例。
[0056]如圖11中所示，裝置1100可包括因素和工作站確定單元1110以及性能優(yōu)化單元1120。因素和工作站確定單元1110可被配置成通過對用于機器人單元的初始單元布局執(zhí)行敏感性分析來確定對包括至少一個工作站和至少一個機器人的機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站。性能優(yōu)化單元1120可被配置成基于確定的因素來對對應(yīng)工作站執(zhí)行性能優(yōu)化過程以獲得用于機器人單元的經(jīng)過改善的單元布局。
[0057]在本公開的實施例中，因素和工作站確定單元1110可進(jìn)一步被配置成關(guān)于處理時間和物料搬運時間對機器人單元中的至少一個工作站執(zhí)行敏感性分析;基于敏感性分析結(jié)果將處理時間和物料搬運時間對該至少一個工作站的影響排序；以及將對機器人單元的性能具有最大影響的處理時間和物料搬運時間中的一個和與之相關(guān)聯(lián)的工作站確定為對機器人單元的性能敏感的因素和對應(yīng)工作站。
[0058]在本公開的另一實施例中，性能優(yōu)化單元可被配置成如果確定的因素是處理時間則執(zhí)行利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的性能優(yōu)化過程。
[0059]在本公開的另一實施例中，利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的性能優(yōu)化過程可包括機器人單元模式優(yōu)化和操作序列優(yōu)化中的至少一種。
[0060]在本公開的另一實施例中，如果執(zhí)行機器人單元模式優(yōu)化，則可通過根據(jù)敏感性分析結(jié)果確定可以實現(xiàn)成本有效性的工作站的數(shù)目來進(jìn)一步確定在機器人單元中可以新添加的工作站的最佳數(shù)目。
[0061]在本公開的另一實施例中，性能優(yōu)化單元可被配置成如果確定的因素是物料搬運時間則執(zhí)行關(guān)于工作站移位的性能優(yōu)化過程。
[0062]在本公開的另一實施例中，因素和工作站確定單元1110以及性能優(yōu)化單元1120可被配置成利用新獲得的經(jīng)過改善的單元布局作為新初始單元布局來重復(fù)地操作直至獲得滿足性能要求的經(jīng)過改善的單元布局。
[0063]在本公開的另一實施例中，裝置還可包括:移位單元1130，被配置成基于經(jīng)過改善的單元布局來執(zhí)行至少一個工作站的移位;和/或調(diào)度單元1140，被配置成基于經(jīng)過改善的單元布局來執(zhí)行機器人單元調(diào)度。
[0064]應(yīng)注意的是，裝置1100可被配置成實現(xiàn)如參考圖3至圖10所述的功能。因此，對于關(guān)于這些裝置中的模塊的操作的細(xì)節(jié)，可參考相對于方法的各步驟參考圖3至圖10進(jìn)行的那些描述。
[0065]進(jìn)一步注意到，可以用硬件、軟件、固件和/或其任何組合來實施裝置1100的部件。例如，裝置1100的部件可以分別地由電路、處理器或具有足夠數(shù)據(jù)處理能力的任何其它適當(dāng)設(shè)備來實現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到上述示例僅僅用于舉例說明而不是限制。
[0066]在本公開的某些實施例中，裝置1100可包括至少一個處理器。舉例來說，適合用于本公開的實施例的所述至少一個處理器可以包括現(xiàn)在已知或?qū)黹_發(fā)的通用處理器和專用處理器兩者。裝置600可以進(jìn)一步包括至少一個存儲器。至少一個存儲器可以包括例如半導(dǎo)體存儲器件，例如RAM、ROM、EPROM、EEPROM以及快閃存儲器件。所述至少一個存儲器可以用來存儲計算機可執(zhí)行指令的程序。該程序可以用任何高級和/或低級可編譯或可解譯編程語言來編寫。根據(jù)實施例，計算機可執(zhí)行指令可以被配置成與所述至少一個處理器一起使得裝置1100至少根據(jù)如參考圖3至圖10所討論的方法來執(zhí)行操作。
[0067]應(yīng)注意的是，在先前的描述中，僅僅出于舉例說明的目的而提出了特定細(xì)節(jié)，本公開不限于此。例如，初始單元布局可在沒有被優(yōu)化的情況下包括調(diào)度方案。此外，可通過發(fā)現(xiàn)工作站的因素對機器人單元的性能的最大影響而不將所有影響排序來替換將每個工作站的因素對機器人單元的性能的影響排序。
[0068]此外，在上文中，參照生產(chǎn)力描述了本公開的實施例。然而，本公開不限于此，事實上，性能也可以是壽命、節(jié)能等，并且可關(guān)于其各自相關(guān)過程參數(shù)執(zhí)行敏感性分析。
[0069]另外，基于以上描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到的是，可以在裝置、方法或計算機程序產(chǎn)品中來實施本公開。一般地，可以在硬件或?qū)Ｓ秒娐贰④浖?、邏輯或其任何組合來實現(xiàn)各種示例性實施例。例如，某些方面可用硬件來實現(xiàn)，而其它方面可以用可以由控制器、微處理器或其它計算設(shè)備執(zhí)行的固件或軟件實現(xiàn)，但本公開不限于此。雖然已經(jīng)作為框圖、流程圖或者使用某個其它圖示表示來示出并描述了本公開的示例性實施例的各種方面，但應(yīng)很好地理解的是，作為非限制性示例，可以用硬件、軟件、固件、專用電路或邏輯、通用硬件或控制器或其它計算設(shè)備或其某種組合來實現(xiàn)本文所述的這些方框、裝置、系統(tǒng)、技術(shù)或方法。
[0070]可以將附圖中所示的各種方框視為方法步驟和/或作為由計算機程序代碼的操作得到的操作和/或作為被構(gòu)造成執(zhí)行(一個或多個)關(guān)聯(lián)功能的多個耦合的邏輯電路元件?？梢栽谥T如集成電路芯片和模塊之類的各種部件中來實施本公開的示例性實施例的至少某些方面，并且可以在被實施為可被配置成根據(jù)本公開的示例性實施例操作的集成電路、FPGA或ASIC的裝置中實現(xiàn)本公開的示例性實施例。
[0071]雖然本說明書包含許多特定實施方式細(xì)節(jié)，但不應(yīng)將這些視為對任何公開或可要求保護(hù)的范圍的限制，而是作為可以為特定公開的特定實施例所特有的特征描述。在本說明書中在單獨實施例的背景下描述的某些特征也可以組合地在單個實施例中實現(xiàn)。相反地，在單個實施例的背景下描述的各種特征也可以單獨地或以任何適當(dāng)?shù)淖咏M合在多個實施例中實現(xiàn)。此外，雖然上文將特征描述為以某些組合的方式作用并且甚至如同最初要求保護(hù)的那樣，但在某些情況下可以從該組合去除來自要求保護(hù)的組合的一個或多個特征，并且要求保護(hù)的組合可以針對子組合或子組合的變體。
[0072]類似地，雖然在圖中按照特定順序描繪了各操作，但不應(yīng)將其理解為要求按照所示的特定順序或按照連續(xù)順序來執(zhí)行此類操作，或者執(zhí)行所有的所示操作以實現(xiàn)期望的結(jié)果。在某些情況下，多重任務(wù)和并行處理可以是有利的。此外，不應(yīng)將上述實施例中的各種系統(tǒng)部件的分離理解為在所有實施例中都要求此類分離，并且應(yīng)理解的是所述程序部件和系統(tǒng)一般地可以在單個軟件產(chǎn)品中被集成在一起或者封裝到多個軟件產(chǎn)品中。
[0073]當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀時，鑒于前文的描述，對本公開的前述示例性實施例的各種修改、適應(yīng)可以變得對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見。任何和所有修改將仍落在本公開的非限制性和示例性實施例的范圍內(nèi)。此外，已受益于在前文描述和關(guān)聯(lián)附圖中提出的講授內(nèi)容的本公開的這些實施例所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到在本文中闡述的本公開的其它實施例。
[0074]因此，將理解的是，本公開的實施例不限于公開的特定實施例，并且修改及其它實施例意圖被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。雖然在本文中使用特定術(shù)語，但其僅僅是在一般且描述性意義上使用而不是用于限制目的。
【主權(quán)項】
1.一種用于優(yōu)化機器人單元的性能的方法，其中所述機器人單元包括至少一個工作站和至少一個機器人，所述方法包括: 通過對用于所述機器人單元的初始單元布局執(zhí)行敏感性分析來確定對所述機器人單元的所述性能敏感的因素和對應(yīng)工作站；以及 基于確定的所述因素來對所述對應(yīng)工作站執(zhí)行性能優(yōu)化過程以獲得用于所述機器人單元的經(jīng)過改善的單元布局。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定對所述機器人單元的所述性能敏感的因素和對應(yīng)工作站包括: 關(guān)于處理時間和物料搬運時間對所述機器人單元中的所述至少一個工作站執(zhí)行敏感性分析； 基于敏感性分析結(jié)果，將所述處理時間和所述物料搬運-時間對所述至少一個工作站的影響排序；以及 將對所述機器人單元的所述性能具有最大影響的所述處理時間和所述物料搬運時間中的一個和與之相關(guān)聯(lián)的工作站確定為對所述機器人單元的所述性能敏感的所述因素和所述對應(yīng)工作站。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中如果確定的所述因素是處理時間，執(zhí)行利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的性能優(yōu)化過程。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的所述性能優(yōu)化過程包括機器人單元模式優(yōu)化和操作序列優(yōu)化中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中如果所述機器人單元模式優(yōu)化要被執(zhí)行，通過從敏感性分析結(jié)果確定能夠?qū)崿F(xiàn)成本有效性的工作站的數(shù)目來進(jìn)一步確定能夠被新添加在所述機器人單元中的工作站的最佳數(shù)目。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其中如果確定的所述因素是物料搬運時間，執(zhí)行關(guān)于工作站移位的性能優(yōu)化過程。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的方法，其中利用新獲得的經(jīng)過改善的單元布局作為新的初始單元布局來重復(fù)所述確定因素和對應(yīng)工作站以及所述執(zhí)行性能優(yōu)化過程，直至獲得滿足性能要求的經(jīng)過改善的單元布局。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的方法，進(jìn)一步包括: 基于經(jīng)過改善的所述單元布局來執(zhí)行所述至少一個工作站的移位和/或機器人單元調(diào)度。9.一種用于優(yōu)化機器人單元的性能的裝置，其中所述機器人單元包括至少一個工作站和至少一個機器人，所述裝置包括: 因素和工作站確定單元，被配置成通過對用于所述機器人單元的初始單元布局執(zhí)行敏感性分析來確定對所述機器人單元的所述性能敏感的因素和對應(yīng)工作站；以及 性能優(yōu)化單元，被配置成基于確定的所述因素來對所述對應(yīng)工作站執(zhí)行性能優(yōu)化過程以獲得用于所述機器人單元的經(jīng)過改善的單元布局。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述因素和工作站確定單元進(jìn)一步被配置成: 關(guān)于處理時間和物料搬運時間對所述機器人單元中的所述至少一個工作站執(zhí)行敏感性分析； 基于敏感性分析結(jié)果，將所述處理時間和所述物料搬運時間對所述至少一個工作站的影響排序;以及 將對所述機器人單元的所述性能具有最大影響的所述處理時間和所述物料搬運時間中的一個和與之相關(guān)聯(lián)的工作站確定為對所述機器人單元的所述性能敏感的所述因素和所述對應(yīng)工作站。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其中所述性能優(yōu)化單元被配置成:如果確定的所述因素是處理時間，執(zhí)行利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的性能優(yōu)化過程。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中利用調(diào)度的關(guān)于機器人單元模式的所述性能優(yōu)化過程包括機器人單元模式優(yōu)化和操作序列優(yōu)化中的至少一種。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中如果所述機器人單元模式優(yōu)化要被執(zhí)行，通過從敏感性分析結(jié)果確定能夠?qū)崿F(xiàn)成本有效性的工作站的數(shù)目來進(jìn)一步確定能夠被新添加在所述機器人單元中的工作站的最佳數(shù)目。14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中的任一項所述的裝置，其中所述性能優(yōu)化單元被配置成:如果確定的所述因素是物料搬運時間，執(zhí)行關(guān)于工作站移位的性能優(yōu)化過程。15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中的任一項所述的裝置，其中所述因素和工作站確定單元以及所述性能優(yōu)化單元被配置成利用新獲得的經(jīng)過改善的單元布局作為新的初始單元布局來重復(fù)地操作、直至獲得滿足性能要求的經(jīng)過改善的單元布局。16.根據(jù)權(quán)利要求9至15中的任一項所述的裝置，進(jìn)一步包括: 移位單元，被配置成基于經(jīng)過改善的所述單元布局來執(zhí)行所述至少一個工作站的移位;和/或 調(diào)度單元，被配置成基于經(jīng)過改善的所述單元布局來執(zhí)行機器人單元調(diào)度。
【文檔編號】G05B19/418GK105980940SQ201480074215
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年1月28日
【發(fā)明人】張佳帆
【申請人】Abb瑞士股份有限公司