一種基于超立方算法的車間物流規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明主要面向具有多變性、多重性、嵌套性特征的高端特種裝備復(fù)雜制造系統(tǒng)，公開了一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)規(guī)劃方法，實(shí)現(xiàn)了全域物流作業(yè)的多任務(wù)協(xié)同規(guī)劃調(diào)度，解決因生產(chǎn)組織形態(tài)重構(gòu)所要求的物流作業(yè)動(dòng)態(tài)規(guī)劃不實(shí)時(shí)調(diào)度自我響應(yīng)不傳導(dǎo)敏化的關(guān)鍵理論技術(shù)問題。
【專利說明】一種基于超立方算法的車間物流規(guī)劃方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開一種車間物流的規(guī)劃方法，具體涉及利用超立方鏈接算法對(duì)車間物流進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在高端裝備復(fù)雜制造系統(tǒng)中，由于存在多型號(hào)品種、多工藝序列、多精度配合的零部件加工、裝配、檢驗(yàn)、倉(cāng)儲(chǔ)等，要求車間的生產(chǎn)組織形態(tài)必須適應(yīng)可變的作業(yè)過程。針對(duì)這種需求，可重構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。可重構(gòu)制造系統(tǒng)就是一種能夠在需要的時(shí)間，根據(jù)生產(chǎn)需求以及系統(tǒng)內(nèi)部的變化，在充分利用現(xiàn)有制造資源的基礎(chǔ)上，快速提供合適生產(chǎn)能力和功能的制造系統(tǒng)。目前對(duì)于可重構(gòu)制造系統(tǒng)的研究，主要集中在面向系統(tǒng)級(jí)重構(gòu)和面向生產(chǎn)資源級(jí)重構(gòu)，面向生產(chǎn)資源的重構(gòu)研究主要集中在將可重構(gòu)機(jī)床重構(gòu)成具備新的制造功能的機(jī)床，而面向系統(tǒng)的可重構(gòu)研究主要集中在指以機(jī)器為模塊進(jìn)行制造系統(tǒng)的重構(gòu)。針對(duì)后者，可重構(gòu)制造系統(tǒng)利用AGV(自動(dòng)導(dǎo)航小車)的循跡特點(diǎn)進(jìn)行生產(chǎn)組織形態(tài)的重組，目前這方面研究集中在AGV本身技術(shù)以及AGV作業(yè)規(guī)劃調(diào)度方面。
[0003]對(duì)于復(fù)雜制造系統(tǒng)，其車間作業(yè)調(diào)度路徑的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有多種選擇，其算法主要解決的是AGV小車從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑問題，主要有狀態(tài)空間法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、柵格法、免疫網(wǎng)絡(luò)算法、粒子群算法和遺傳算法等。
[0004]但是，現(xiàn)有的拓?fù)湟?guī)劃理論和算法普遍存在著以下問題:
[0005](I)由于車間作業(yè)調(diào)度問題，以及與之相伴的物流作業(yè)規(guī)劃問題的高度復(fù)雜性和計(jì)算的局限性，目前還沒有一種理論方法能完全解決多目標(biāo)、多約束的規(guī)劃調(diào)度問題；
[0006](2)目前，多數(shù)關(guān)于車間作業(yè)調(diào)度的研究，大都側(cè)重在有關(guān)任務(wù)動(dòng)態(tài)平衡的規(guī)劃理論方面，極少涉及可重構(gòu)物流作業(yè)形態(tài)的路徑實(shí)時(shí)規(guī)劃不動(dòng)態(tài)調(diào)度方面的研究；
[0007](3)由不少作業(yè)規(guī)劃算法衍生的調(diào)度控制，大都依賴系統(tǒng)的輸出/輸出來進(jìn)行決策，而許多復(fù)雜制造系統(tǒng)的物流規(guī)劃調(diào)度往往需要過程決策，加工作業(yè)與物流作業(yè)之間往往要求協(xié)同調(diào)控；
[0008](4)大多數(shù)路徑算法都是建立在基于圖論等的電子地圖上的搜索算法，對(duì)于復(fù)雜可重構(gòu)制造系統(tǒng)，電子地圖的頻繁修改給全域循跡帶來巨大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。
[0009]因此，研究探索能夠快速響應(yīng)生產(chǎn)形態(tài)變化和過程決策傳導(dǎo)的作業(yè)規(guī)劃調(diào)度理論是復(fù)雜制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的重點(diǎn)和難點(diǎn)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是高端裝備的復(fù)雜制造系統(tǒng)如何對(duì)車間作業(yè)進(jìn)行多任務(wù)協(xié)同動(dòng)態(tài)調(diào)度。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:抽取超立方體的一個(gè)胞粒作為基本立方體，利用其八個(gè)角點(diǎn)可以通過多條路徑互連的特性，可將每個(gè)角點(diǎn)定義成加工工位，倉(cāng)儲(chǔ)貨架等基本制造單元，再通過一定的規(guī)則定義各個(gè)角點(diǎn)之間的鏈接路徑，當(dāng)加工工位或倉(cāng)儲(chǔ)貨架之間存在并行協(xié)同的作業(yè)流程時(shí)，可通過上述規(guī)則對(duì)作業(yè)流程進(jìn)行規(guī)劃。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明避免了以往算法的全域循跡所帶來的繁重計(jì)算，并對(duì)全域作業(yè)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0013]設(shè)兩個(gè)相鄰角點(diǎn)的連接為一個(gè)鏈接語句，并以“面”為基本單元，如圖1a中0-1-2-3的上平面和4-5-6-7的下平面。如果把一個(gè)鏈接語句，定義成兩個(gè)角點(diǎn)連接的“鏈接閥”，則一個(gè)基面四個(gè)角點(diǎn)的兩兩互連，可用圖1b的鏈接展開圖來表示。同時(shí)，第一平面的每一個(gè)角點(diǎn)都可以與第二平面的任一角點(diǎn)相連且每一種鏈接方式都有唯一展開圖與之對(duì)應(yīng)。如用圖1a所示的角點(diǎn)3和角點(diǎn)4之間的連線，將立方體上下兩基面連接起來，我們便可得到一種如圖2所示的立方體角點(diǎn)鏈接展開圖。將單個(gè)胞粒上下疊加，并以此種方式進(jìn)行定義。
[0014]具體實(shí)施方法
[0015]在上述執(zhí)行過程中，角點(diǎn)之間的鏈接規(guī)則基于以下幾個(gè)設(shè)定:
[0016]1.設(shè)鏈接語句函數(shù)式為link(x，y)，x為起始角點(diǎn)值，y為終止角點(diǎn)值，并用三位二進(jìn)制表示X，y ；
[0017]2.設(shè)Box(i，j)為超立方角點(diǎn)鏈接閥，它的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于鏈接語句link(x，y)的“位”狀態(tài)值，貝1J可得出 link (X, y) = [Box (x, J) Box (i, j)…Box (I, y)]；
[0018]3.設(shè)鏈接語句的運(yùn)算規(guī)則為二進(jìn)制的“位加”運(yùn)算，即兩個(gè)二進(jìn)制同位相加后取其個(gè)位的值；
[0019]4.由上述介紹得知，兩角點(diǎn)之間時(shí)常存在多條鏈接路徑，因此存在路徑最優(yōu)問題，引入距離估價(jià)函數(shù)以取得最優(yōu)解。引入笛卡爾坐標(biāo)系，保存每個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值。估價(jià)函數(shù)形式:
[0020]

【權(quán)利要求】
1.一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:抽取超立方的單個(gè)胞粒為基本立方體，將其各個(gè)角點(diǎn)對(duì)應(yīng)于不同的工位。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:將基本立方體的每一個(gè)面作為基本單元，進(jìn)行規(guī)則定義，并將并給出各個(gè)角點(diǎn)的鏈接圖。
3.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:第一基面上角點(diǎn)之間的鏈接閥組成為角點(diǎn)O和角點(diǎn)I組成一個(gè)鏈接閥，角點(diǎn)O在上，角點(diǎn)I在下；角點(diǎn)O和角點(diǎn)2組成一個(gè)鏈接閥,角點(diǎn)O在上,角點(diǎn)2在下；角點(diǎn)I和角點(diǎn)3組成一個(gè)鏈接閥，角點(diǎn)I在上，角點(diǎn)3在下；角點(diǎn)2和角點(diǎn)3組成一個(gè)鏈接閥，角點(diǎn)2在上，角點(diǎn)3在下；其他基面以此類推。
4.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:第一基面的各鏈接閥排列方法為:共兩行三列，角點(diǎn)O和角點(diǎn)I組成的鏈接閥位于第一行第一列；角點(diǎn)O和角點(diǎn)2組成的鏈接閥位于第一行第二列；角點(diǎn)I和角點(diǎn)3組成的鏈接閥位于第二行第二列；角點(diǎn)2和角點(diǎn)3組成的鏈接閥位于第二行第三列。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:判斷任務(wù)的起始和終止基面的公式為:判斷n-(k-l) X4的指是否小于4，其中η為角點(diǎn)值，k為對(duì)應(yīng)的基面。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:角點(diǎn)之間的鏈接規(guī)則設(shè)定為link (x, y) [Box(x, j)Box(i, j)…Box(l, y)]。
7.如權(quán)利要求1和要求6所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:角點(diǎn)之間鏈接規(guī)則設(shè)定的link(x, y)中的x是指起始角點(diǎn)的值，y是指終止角點(diǎn)的值，兩者用三位二進(jìn)制表示。
8.如權(quán)利要求1和要求6所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:角點(diǎn)之間鏈接規(guī)則設(shè)定的boX(X，y)是指超立方角點(diǎn)鏈接閥，它的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于鏈接語句link(x, y)的“位”狀態(tài)值。
9.如權(quán)利要求1和要求6所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業(yè)調(diào)度方法，其特征是:鏈接語句的運(yùn)算規(guī)則為二進(jìn)制的“位加”運(yùn)算，即兩個(gè)二進(jìn)制同位相加后取其個(gè)位的值。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK104050511SQ201310078594
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】龍偉, 高健, 李炎炎 申請(qǐng)人:龍偉, 高健, 李炎炎