智能RGV的動(dòng)態(tài)調(diào)度策略

摘 要：我們先行考慮最簡(jiǎn)單的情況即：完成一道工序即可加工完成的物料，且在該過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生1%概率的故障。在這樣的工作設(shè)定下，顯然若GRV是順序（即將物料按CNC1--8號(hào)的順序在CNC上放料的）進(jìn)行放料，則完成第一輪放料后開(kāi)始判斷是在7，8號(hào)為中間等待7，8號(hào)CNC完成節(jié)省時(shí)間還是返回1，2號(hào)CNC中間等待其完成后加料節(jié)省時(shí)間。此后循環(huán)往復(fù)的判斷，則得出的結(jié)論是：在完成一道工序且不存在1%的故障時(shí)該系統(tǒng)是循環(huán)往復(fù)的進(jìn)行1--8號(hào)的放料和產(chǎn)生熟料的。

最后我們考慮需要兩道生產(chǎn)工序的物料在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生故障的問(wèn)題：對(duì)于這個(gè)問(wèn)題本論文擬采用設(shè)置優(yōu)先等級(jí)的方法對(duì)RGV進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)CNC已經(jīng)發(fā)生故障問(wèn)題后，原有的設(shè)置比例問(wèn)題已經(jīng)不再適用，RGV要開(kāi)始優(yōu)先處理發(fā)生故障類型的物料，讓生產(chǎn)另一種物料的CNC稍稍延遲調(diào)用RGV，這樣可以達(dá)到整體生產(chǎn)個(gè)數(shù)最大的全局最優(yōu)解，避免了單種工序完成較多單發(fā)生了貨物積壓的情況。

關(guān)鍵詞：歐幾里得距離；線性回歸

一、問(wèn)題重述

8臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、1輛軌道式自動(dòng)引導(dǎo)車、1條RGV直線軌道、1條上料傳送帶、1條下料傳送帶等附屬設(shè)備組成。（1）一道工序的物料加工作業(yè)情況，每臺(tái)CNC安裝同樣的刀具，物料可以在任一臺(tái)CNC上加工完成；（2）兩道工序的物料加工作業(yè)情況，每個(gè)物料的第一和第二道工序分別由兩臺(tái)不同的CNC依次加工完成；（3）CNC在加工過(guò)程中可能發(fā)生故障（概率約為1%），每次故障排除時(shí)間介于10～20分鐘之間，故障排除后即刻加入作業(yè)序列。要求分別考慮一道工序和兩道工序的物料加工作業(yè)情況。

任務(wù)：對(duì)一般問(wèn)題進(jìn)行研究，給出RGV動(dòng)態(tài)調(diào)度模型和相應(yīng)的求解算法；

二、問(wèn)題分析

任務(wù)一的分析：

問(wèn)題一：若GRV是順序進(jìn)行放料，則完成第一輪放料后開(kāi)始判斷是在7，8號(hào)為中間等待7，8號(hào)CNC完成節(jié)省時(shí)間還是返回1，2號(hào)CNC中間等待其完成后加料節(jié)省時(shí)間。得出的結(jié)論是：在完成一道工序且不存在1%的故障時(shí)該系統(tǒng)是循環(huán)往復(fù)的進(jìn)行1--8號(hào)的放料和產(chǎn)生熟料的。

現(xiàn)在我們考慮一道工序即可加工完成的物料在生產(chǎn)時(shí)CNC產(chǎn)生了1%的故障。我們可以沿用剛剛的問(wèn)題分析，即使有CNC發(fā)生了故障，在故障處理中的這段10到20分鐘時(shí)間內(nèi)RGV處理CNC生產(chǎn)完成的熟料和放下生料的過(guò)程依然是除去該壞掉的CNC后的順序排列。不同刀具的個(gè)數(shù)確定問(wèn)題：在討論刀具個(gè)數(shù)問(wèn)題時(shí)，我們首先要遵循的前提條件是經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同刀具工序處理的物料在數(shù)值上幾乎相等這樣才不會(huì)出現(xiàn)到達(dá)規(guī)定時(shí)間后還有大量的未完成兩道工序的物料存在。最后我們考慮需要兩道生產(chǎn)工序的物料在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生故障的問(wèn)題：對(duì)于這個(gè)問(wèn)題本論文擬采用設(shè)置優(yōu)先等級(jí)的方法對(duì)RGV進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)CNC已經(jīng)發(fā)生故障問(wèn)題后，原有的設(shè)置比例問(wèn)題已經(jīng)不再適用，RGV要開(kāi)始優(yōu)先處理發(fā)生故障類型的物料，讓生產(chǎn)另一種物料的CNC稍稍延遲調(diào)用RGV，這樣可以達(dá)到整體生產(chǎn)個(gè)數(shù)最大的全局最優(yōu)解，避免了單種工序完成較多單發(fā)生了貨物積壓的情況。

三、問(wèn)題假設(shè)

1、安裝同種刀具的CNC加工作業(yè)時(shí)間相同

2、RGV移動(dòng)后便可以開(kāi)始工作，無(wú)時(shí)間間隔

3、CNC故障后的修復(fù)時(shí)間皆為15分鐘

四、模型的建立與求解

首先，分析完成一道工序即可加工完成的物料，且在該過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生1%概率的故障。在這樣的工作設(shè)定下，經(jīng)過(guò)算法程序計(jì)算，若GRV是將物料按CNC1--8號(hào)的順序在CNC上進(jìn)行放料，則完成第一輪放料后開(kāi)始判斷是在7，8號(hào)中間等待7，8號(hào)CNC完成節(jié)省時(shí)間還是返回1，2號(hào)CNC中間等待其完成后加料節(jié)省時(shí)間。此后循環(huán)往復(fù)的判斷RGV應(yīng)該給第幾臺(tái)CNC上料。

針對(duì)一道工序且不考慮故障影響的情況，我們可簡(jiǎn)化RGV的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，將其運(yùn)動(dòng)視為簡(jiǎn)單的點(diǎn)與點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)。我們依據(jù)貪心算法，通過(guò)一系列局部最優(yōu)的選擇，即貪心選擇來(lái)達(dá)到總體最優(yōu)，即CNC的總工作時(shí)間最長(zhǎng)。現(xiàn)在我們考慮一道工序即可加工完成的物料在生產(chǎn)時(shí)CNC產(chǎn)生了1%的故障。我們可以沿用剛剛的思路，即使有CNC發(fā)生了故障，在故障處理中的這段10到20分鐘時(shí)間內(nèi)RGV處理CNC生產(chǎn)完成的熟料和放下生料的過(guò)程依然是除去該壞掉的CNC后的順序排列。在CNC重新修好后，其立即參與新一輪的生產(chǎn)。那么解決這個(gè)問(wèn)題的核心就是如何將這個(gè)1%的故障放入程序中，我們建立的模型針對(duì)該問(wèn)題有以下幾種考慮：

①隨機(jī)生成一個(gè)0--99的數(shù)。②生成隨機(jī)數(shù)的時(shí)候，八臺(tái)CNC會(huì)隨機(jī)有一臺(tái)機(jī)器發(fā)生故障，我們將這個(gè)故障轉(zhuǎn)化為模型建立中的一個(gè)很大的數(shù)值M，這個(gè)數(shù)值在15分鐘后被代替為每個(gè)CNC原有的生產(chǎn)倒計(jì)時(shí)器來(lái)判斷是否完成生產(chǎn)。我們現(xiàn)在開(kāi)始討論需要兩道工序加工的物料問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題就涉及到安裝不同刀具的CNC比例問(wèn)題和不同刀具所在位置的問(wèn)題討論：

不同刀具的個(gè)數(shù)確定問(wèn)題：在討論刀具個(gè)數(shù)問(wèn)題時(shí)，我們首先要遵循的前提條件是經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同刀具工序處理的物料在數(shù)值上幾乎相等這樣才不會(huì)出現(xiàn)到達(dá)規(guī)定時(shí)間后還有大量的未完成兩道工序的物料存在。將每個(gè)一二道工序的CNC連線且僅連接一次后，我們得到每種不同的排列組合下最短路徑和的排列方式，我們具體來(lái)分析RGV的調(diào)度問(wèn)題，在討論時(shí)我們將其分為4：4，5：3的兩種情況分開(kāi)討論：（1）我們可以將一道工序的CNC生產(chǎn)情況略加修改，因?yàn)槠媾糃NC位置上的上下料時(shí)間有差別，且4：4的情況是一二兩道工序生產(chǎn)所用時(shí)間幾乎相等但略有差別，這樣就對(duì)我們建立模型本身來(lái)說(shuō)是很有幫助的，我們可以讓上下料時(shí)間較多的偶數(shù)位機(jī)器安排生產(chǎn)工序用時(shí)相對(duì)較少的工序，讓上下料時(shí)間較少的奇數(shù)位機(jī)器安排生產(chǎn)工序用時(shí)將對(duì)較多的工序，這樣可以達(dá)到在包含上下料時(shí)間和生產(chǎn)時(shí)間的總時(shí)間內(nèi)，奇偶位CNC幾乎無(wú)差別，這樣對(duì)于程序的編寫(xiě)可以大大減負(fù)。（2） 對(duì)于5：3這種情況，當(dāng)?shù)谝惠喨肯铝贤瓿珊驲GV處于等待時(shí)間，第一個(gè)向RGV發(fā)出完成信號(hào)的肯定是用時(shí)較短的第一道工序的CNC，此刻RGV會(huì)行駛向第一個(gè)完成的CNC，待RGV處理完成后會(huì)有第二臺(tái)完成第一道工序的CNC，此時(shí)RGV會(huì)先行將機(jī)械臂中的半成品放入離RGV最近的第二道工序CNC中......當(dāng)?shù)谝坏拦ば虻腃NC發(fā)生損毀后，RGV要優(yōu)先取給料第一道工序的CNC，當(dāng)有第一道工序完成且第二道工序的CNC完成時(shí)，即使第二道工序的CNC的所處的位置在計(jì)算歐幾里得距離時(shí)優(yōu)于第一道工序的CNC所處的位置，RGV也會(huì)選擇第一道工序的CNC進(jìn)行處理。

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作者簡(jiǎn)介：

白潤(rùn)宸，出生年月：1996年6月，性別：男，民族：回，籍貫（精確到市）：河南省漯河市，學(xué)歷：本科學(xué)歷.