智能化數(shù)控系統(tǒng)在調(diào)度方面的應用研究

作者/李勇興、張毅、肖傳軍，西京學院

智能化數(shù)控系統(tǒng)在調(diào)度方面的應用研究

作者/李勇興、張毅、肖傳軍，西京學院

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機智能化數(shù)控系統(tǒng)在現(xiàn)代制造業(yè)普遍應用。在現(xiàn)代制造企業(yè)，調(diào)度部門承擔著指揮生產(chǎn)進度、協(xié)調(diào)企業(yè)各個部門完成生產(chǎn)任務、組織日常安全生產(chǎn)的指揮職能。在協(xié)調(diào)和連接生產(chǎn)建設，實現(xiàn)生產(chǎn)靈活指揮，搞好生產(chǎn)平衡等方面發(fā)揮重要作用。隨著現(xiàn)代制造業(yè)產(chǎn)品的多元性和復雜性，企業(yè)內(nèi)部調(diào)度工作也要利用先進智能技術(shù)指揮生產(chǎn)，本文結(jié)合調(diào)度工作的職能、目前工作現(xiàn)狀，進一步分析智能化數(shù)控技術(shù)在調(diào)度方面構(gòu)架和應用。提出建設性意見，供同行參考

智能化；數(shù)控技術(shù)；調(diào)度；應用；研究

前言

在現(xiàn)代制造行業(yè)中，把生產(chǎn)的目標定為高精度、高速度、高可靠性，而智能數(shù)控系統(tǒng)正好為追求目標提供可行的技術(shù)條件。隨著數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)、應用推廣及人才培養(yǎng)的快速發(fā)展，必將會迎來制造業(yè)全面實現(xiàn)自動化的局面，數(shù)控系統(tǒng)在提高企業(yè)生產(chǎn)水品和科技水平方面發(fā)揮重大作用。智能化數(shù)控系統(tǒng)是一門綜合性技術(shù)，它吸取了計算機科學、制造科學、檢測、監(jiān)控技術(shù)、自動控制理論及圖形技術(shù)等多學科的原理，在生產(chǎn)過程中提高工作效率、增強產(chǎn)品精度并且實現(xiàn)生產(chǎn)柔性自動化，為制造行業(yè)的發(fā)展帶來前所未有的技術(shù)優(yōu)勢，為制造行業(yè)向智能化發(fā)展奠定基礎。近年來，各大企業(yè)在調(diào)度工作中開始應用自動化技術(shù)，調(diào)度自動化系統(tǒng)日益完善和先進。隨著全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展，為了適應國際經(jīng)濟形勢，我國各個制造企業(yè)的生產(chǎn)自動化系統(tǒng)面迎來系統(tǒng)創(chuàng)新和升級的挑戰(zhàn)，開發(fā)智能控制系統(tǒng)是目前各大企業(yè)追求的目標之一。而智能調(diào)度控制系統(tǒng)則是生產(chǎn)智能控制系統(tǒng)正常工作的核心機組成部分，可以形象的比喻成是生產(chǎn)自動化智能系統(tǒng)像人的神經(jīng)中樞一樣，它的重要性不言而喻。因此，進一步研究企業(yè)智能調(diào)度技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)架是制造業(yè)企業(yè)無法回避的的重要問題。

1.調(diào)度工作職能

■1.1 保證生產(chǎn)線正常運行、維護生產(chǎn)穩(wěn)定

在各個生產(chǎn)企業(yè)中，都需要提前制定生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)進度計劃，傳統(tǒng)工作方法都是由負責生產(chǎn)的領導和技術(shù)人員共同研究制定，然而人腦的智商畢竟是有限的，即使生產(chǎn)計劃制定的詳細、具體、完美周密，落實實際生產(chǎn)過程中也可能發(fā)生意想不到情況。實際生產(chǎn)過程，涉及到具體操作人員掌握的技術(shù)情況和工作態(tài)度，由于人員素質(zhì)各不相同情況十分復雜，這樣可能造成人為意外安全隱患，除此之外，機器設備、外部環(huán)境也存在意想不到的安全隱患，這都是不安全因素，是問題的根源所在。如果意外情況發(fā)生，輕則影響生產(chǎn)正常進行，重則導致被迫停產(chǎn)，企業(yè)生產(chǎn)無法按計劃完成。調(diào)度部門的工作就是要及時發(fā)現(xiàn)各種安全隱患的原因。負責安排相關(guān)部門及相關(guān)人員及早排除不安全因素，把不安全因素最好消滅在萌芽中，為生產(chǎn)穩(wěn)定、長期、安全運行提供保障，保證生產(chǎn)任務順利保質(zhì)保量的完成。反之，假如失去生產(chǎn)調(diào)度的組織安排，生產(chǎn)過程中隨時出現(xiàn)的問題很難得到及時恰當?shù)奶幚?，那么連基本的正常生產(chǎn)過程都難以持續(xù)，更談不上完成生產(chǎn)計劃了。

■1.2 調(diào)研生產(chǎn)數(shù)據(jù)、關(guān)注生產(chǎn)動態(tài)

生產(chǎn)調(diào)度不僅要在生產(chǎn)過程中負責人員安排，還要負責生產(chǎn)任務的分配，同時還會涉及許多設備、安全、供應、技術(shù)、質(zhì)量、環(huán)境保護、銷售等方面的變化因素和數(shù)據(jù)的波動，記錄數(shù)據(jù)要求及時又準確，這是一項乏味而又非常重要的工作。這些搜集到的數(shù)據(jù)記錄，反應企業(yè)各部門各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況，是企業(yè)在管理方面做出決策的基礎依據(jù)，同時，這些數(shù)據(jù)還可以當作經(jīng)驗材料供企業(yè)內(nèi)部員工學習。這些數(shù)據(jù)搜集的工作無限擴大調(diào)度的工作量和工作強度。而智能數(shù)控系統(tǒng)對對這些問題迎刃而解。

■1.3 協(xié)調(diào)生產(chǎn)關(guān)系、貫徹管理意圖

現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)越來越表現(xiàn)出專業(yè)化、加工深度化特點，而且各生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有具體的管理層。因此，組織指揮各生產(chǎn)部門之間的關(guān)系協(xié)調(diào)密切，是實現(xiàn)生產(chǎn)過程能夠正常運行的必要保證。調(diào)度的工作就是把各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各級管理者對生產(chǎn)安排的意見，及時通過生產(chǎn)調(diào)度轉(zhuǎn)達到生產(chǎn)崗位，再把生產(chǎn)崗位的反饋意見傳遞給各層管理者，等待他們的分析。

2.智能數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控技術(shù)是一種計算機數(shù)值計算與加工技術(shù)。它可以通過高性能驅(qū)動單元控制加工過程中的各種信息。目前，數(shù)控技術(shù)在機械加工設備中得到了廣泛的應用，其中數(shù)控機床最為典型和應用最為廣泛。數(shù)控系統(tǒng)具有高性能、高精度和高可靠性，但這些不能滿足現(xiàn)代人的需求，因此智能功能將成為數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢，如運動規(guī)劃、推理、決策能力和處理環(huán)境感知、智能數(shù)據(jù)庫、智能監(jiān)控等。

智能化是二十一世紀制造技術(shù)的主要方向之一。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展更新，智能化的概念已逐漸滲透到各行各業(yè)和人們生活的各個方面，數(shù)控系統(tǒng)也引進了自適應控制，模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡的控制機制，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自動三維刀具補償生成和動態(tài)補償?shù)淖赃m應控制，故障監(jiān)測也具有人性化的設計。而故障診斷專家系統(tǒng)、自診斷功能還在持續(xù)改進。只能數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)可以大量的應用到不同的行業(yè)領域而不出現(xiàn)任何錯誤。

智能數(shù)控系統(tǒng)又被稱為仿人智能，使整個生產(chǎn)過程更加人性化。在數(shù)控系統(tǒng)中，包括智能行為程序的模擬、擴展和擴展，如自學習、自識別、自規(guī)劃、自修復、自復制等。智能數(shù)控系統(tǒng)的測試、建模、特征提取、自動的知覺加工系統(tǒng)能夠通過內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境對物體的加工精度和效率以及物理量變化進行跟蹤，并很快的作出智能決策，設計出能夠?qū)崿F(xiàn)項目的最佳方案，并在生產(chǎn)和后續(xù)的加工中應用。如進給速度、切削深度、坐標運動、主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)實時控制，使機床能夠更加完善的實現(xiàn)加工過程。

3.智能數(shù)控調(diào)度系統(tǒng)

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，我國數(shù)控調(diào)度技術(shù)的不斷發(fā)展和改進技術(shù)使得智能數(shù)控傳感設備越來越先進，已經(jīng)能夠順利通過雙向通信技術(shù)進行計算平臺共享的全景信息傳輸擴展，收集和分配現(xiàn)有資源，分銷網(wǎng)絡信息的交換與集成，更合理科學的配置調(diào)度工作安全、穩(wěn)定運行。

智能數(shù)控調(diào)度技術(shù)系統(tǒng)除了以上功能外，該智能調(diào)度系統(tǒng)的本質(zhì)是獲得全景信息網(wǎng)絡，比傳統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)更加完善的延伸壽命管理周期的信息，對積極的推動整個調(diào)控完成發(fā)揮了重要作用。因此，智能數(shù)控調(diào)度系統(tǒng)能夠優(yōu)化工作效率，從而提高整個數(shù)控系統(tǒng)的利用率，提高整體能源使用效率，實現(xiàn)環(huán)保功能，達到有效利用能源的目標。

4.智能數(shù)控系統(tǒng)在調(diào)度中的應用

■4.1 協(xié)助安排故障排除

對進程調(diào)度的實際操作中，經(jīng)常會遇到一些突發(fā)事件，如虛假報警信號，主系統(tǒng)不穩(wěn)定造成的電壓或電流波形不穩(wěn)定等，在日常的主站系統(tǒng)中出現(xiàn)這種這些事件，是無法有效跟蹤的，而且由于出現(xiàn)的不規(guī)律性，增加了工作人員的辨別難度，甚至是無從下手。沒法做出處理。智能數(shù)控系統(tǒng)可以對這些事件進行長時間的監(jiān)控和跟蹤，并通過實時記錄形成相應的文件。然后，該系統(tǒng)可用于員工的詳細身份識別，并能通過事件快速定位原始消息，找到故障的來源。因為已經(jīng)保存了所有的歷史數(shù)據(jù)，所以在故障排除時您可以向工作人員詢問前例的詳細處理信息。

■4.2 生產(chǎn)質(zhì)量分析

由于智能數(shù)控系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)相當于調(diào)度專家從主站所獲得的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)所分析的誤差代碼基本上是實際生產(chǎn)情況。在操作中，可以通過錯誤統(tǒng)計或框架列表來查看產(chǎn)品的質(zhì)量。這樣工作人員就可以及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，恢復生產(chǎn)，保證生產(chǎn)質(zhì)量，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

■4.3 消除缺陷和錯誤

整個系統(tǒng)中，由于設備的多樣性，各個生產(chǎn)廠家不一樣，對控制的了解可能會有一些差異，再加上設備在不同地區(qū)有不同的實施方法。小的差異對系統(tǒng)可能沒有太大的影響，但也有一些明顯的缺陷，有時會導致更大的時間序列錯誤。這些微小的差異可以通過智能數(shù)控系統(tǒng)解決，以更好地解決問題。

5.智能數(shù)控系統(tǒng)案例

目前，許多廠家已經(jīng)應用了智能數(shù)控系統(tǒng)，得到了社會各界的好評，并正在開發(fā)和完善智能數(shù)控系統(tǒng)。因此，采用智能數(shù)控系統(tǒng)調(diào)度將使一些調(diào)度服務和系統(tǒng)流程更加規(guī)范、固化，有效的減少人為因素對業(yè)務流程的影響，提高工作效率。從總體情況看，在設備維修管理，審批流程的操作和管理等方面，智能化數(shù)控系統(tǒng)都能夠提高綜合管理水平，實現(xiàn)電子化的經(jīng)營和管理日志，設備維修和新設備生產(chǎn)可流通網(wǎng)絡。

6.結(jié)論

智能控制技術(shù)的變化，是制造業(yè)的一個革命性的變革，不僅給傳統(tǒng)制造業(yè)成為工業(yè)應用提供技術(shù)指導，而且隨著智能數(shù)字控制技術(shù)的進步和智能數(shù)控系統(tǒng)的應用領域的擴大，在一些重要的行業(yè)如：IT，輕工、化工等行業(yè)的數(shù)字化設備發(fā)展產(chǎn)生重大的影響，是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。智能數(shù)控系統(tǒng)的使用，可以簡化生產(chǎn)人員的工作，減少工人的勞動量，減少事故發(fā)生，提高生產(chǎn)效率，減少大量的制造成本，智能數(shù)控系統(tǒng)將帶來調(diào)度創(chuàng)新。

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