智能RGV的動態調度模型研究

劉飛虎 柴孟茹 郝博

摘 要：本文系統地研究了智能GRV加工系統的動態調度問題，得出本系統的動態驅動因子為：時間窗口和故障。首先針對物料加工的三種不同情況，得出該系統受時間驅動的動態調度模型;其次運用MATLAB、仿真軟件等對系統中關鍵問題進行分析研究，分別建立了基于優先級的時間調度模型、多目標的動態調度模型，最后進行相應算法的求解。

關鍵詞：動態調度? ; 單目標調度? ; 多目標調度? ;最短路徑

引言

隨著經濟的高速發展， 人類社會對物品的各項要求越來越高， 傳統的大批量生產方式受到了挑戰。為同時提高柔性和生產效率， 且在保證產品質量的前提下， 縮短產品生產周期， 降低產品成本， 自動化系統的前沿科技——柔性自動化系統便應運而生。智能GRV加工系統解決了機械制造高自動化和高柔性之間的矛盾，它也將成為 21 世紀機械制造業的主要生產模式。 因此，如何優化智能GRV加工系統，提高其生產效率成為了當今一個非常熱門而重要的話題。

1. 模型的建立

1.1模型一的建立

在只有一道工序時，整個CNC加工物料的過程是一個排隊系統。當系統進入非周期狀態時，需要考慮在時間區間內，所有CNC加工的物料總和達到最大值，這是當只有一個CNC向RGV發出信號時，RGV向這個CNC移動，當多臺CNC向RGV發出信號或當RGV在向一個CNC移動的過程中，又接受到了另一個CNC發出的信號，這是本文任何任務是可搶占式的。考慮兩臺CNC到RGV的距離，距離最短的優先經行上下料。

這時得到一個優先級，基于此優先級本文建立一個目標函數的調度模型。為了刻畫距離，由于CNC本身的大小與研究的問題沒有很大的關系，本文假設CNC為一個質點，以RGV的運行軌跡的這條直線，建立一維的坐標軸刻畫距離，可得到基于優先級的時間調度模型。

1.2模型二的建立

首先，本文考慮刀具的分配問題，這需要考慮完成第一道時間與第二道時間的時間問題，由公式：

得到了刀具分配的三種情況，對于4個CNC分配一種刀具，4個CNC分配另一種刀具的情況，此時，當RGV接受到一個CNC的信號時，RGV就向這個CNC運動。隨后，本文在考慮優先級，當RGV接受到完成第一道工序的CNC與完成第二道工序的CNC的信號時，考慮到效率問題，優先前往完成第一道工序的CNC進行工作。當同時接受得到兩個CNC的信號時，優先考慮距離，其次在同距離的情況下，進行先來先服務方式。

考慮到生產車間的實際情況，本文基于這樣的優先級建立雙目標的調度模型使得，在一個時間區間內，產量到達最高，RGV的休閑時間最小，保證RGV的利用率。可得到雙目標調度模型，然后經過模擬得到，對于4個CNC分配同一種刀具，4個CNC分配另一種刀具的情況，當奇數編號的CNC執行第一道工序，偶數編號的CNC執行第二道工序，這樣達到的動態調度模型結果最優。

2.模型的求解

2.1模型一的算法流程

由以上的討論，基于優先級的實時調度模型的算法流程如圖1所示。

2.2模型二的算法流程

當工廠面對生產設備的約束的情況下，要達到最優的動態調度的算法流程如圖2所示。

結論：

本文研究的是智能RGV加工系統的動態調度策略，是基于優先級的動態調度模型。首先通過對得出的數據進行分析、優化RGV的調度策略并給出在此調度策略下的作業效率。其次根據模型建立的RGV動態調度系統，很好的解決了智能加工系統中的RGV調度問題。如果要建立更加真實的調度方案，可以調查RGV的真實運行數據，經過分析數據，得到更優的調度方案。

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