智能RGV的动态调度策略
问题B 智能RGV的动态调度策略图1是一个智能加工系统的示意图，由8台计算机数控机床（Computer Number Controller，CNC）、1辆轨道式自动引导车（Rail Guide Vehicle，RGV）、1条RGV直线轨道、1条上料传送带、1条下料传送带等附属设备组成。RGV是一种无人驾驶、能在固定轨道上自由运行的智能车。它根据指令能自动控制移动方向和距离，并自带一个机械手臂、两只机械手爪和物料清洗槽，能够完成上下料及清洗物料等作业任务（参见附件1）。
图1：智能加工系统示意图
针对下面的三种具体情况：
（1）一道工序的物料加工作业情况，每台CNC安装同样的刀具，物料可以在任一台CNC上加工完成；
（2）两道工序的物料加工作业情况，每个物料的第一和第二道工序分别由两台不同的CNC依次加工完成；
（3）CNC在加工过程中可能发生故障（据统计：故障的发生概率约为1%）的情况，每次故障排除（人工处理，未完成的物料报废）时间介于10~20分钟之间，故障排除后即刻加入作业序列。要求分别考虑一道工序和两道工序的物料加工作业情况。
请你们团队完成下列两项任务：
任务1：对一般问题进行研究，给出RGV动态调度模型和相应的求解算法；
任务2：利用表1中系统作业参数的3组数据分别检验模型的实用性和算法的有效性，给出RGV的调度策略和系统的作业效率，并将具体的结果分别填入附件2的EXCEL表中。
表1：智能加工系统作业参数的3组数据表 时间单位：秒
系统作业参数
第1组
第2组
第3组
RGV移动1个单位所需时间
20
23
18
RGV移动2个单位所需时间
33
41
32
RGV移动3个单位所需时间
46
59
46
CNC加工完成一个一道工序的物料所需时间
560
580
545
CNC加工完成一个两道工序物料的第一道工序所需时间
400
280
455
CNC加工完成一个两道工序物料的第二道工序所需时间
378
500
182
RGV为CNC1#，3#，5#，7#一次上下料所需时间
28
30
27
RGV为CNC2#，4#，6#，8#一次上下料所需时间
31
35
32
RGV完成一个物料的清洗作业所需时间
25
30
25
注：每班次连续作业8小时。
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
int M={0,18,32,46};
int T1=27; //CNC1，3，5，7一次上下料所需时间
int T2=32; //CNC2，4，6，8一次上下料所需时间
int W11=545; //加工完成一个一道工序的物料所需时间
int C=25; //完成一个物料的清洗作业所需时间
int T=0;
int RGV_X=0; //RGV在第一个位置
int CNC_Flag; //0表示没有在加工，1表示正在加工，2表示加工完成
int CNC_WT; //记录CNC已工作时间
int CNC_X; //CNC_X=1表示GRV要去第i个位置
int i;
int length=-1; //记录路径长度
int min1=5; //记录最短路径
int min2=-1; //记录要去的最短的点
int count=0; //记录成件
int count2=0;
for(i=0;i<8;i++){
CNC_Flag=0; //一开始CNC都处于没有加工状态
CNC_WT=0; //一开始CNC已工作时间都是0
}
for(i=0;i<4;i++){
CNC_Flag=0; //一开始RGV那里都不用去
}
while(T<28800){ //时间未到时
if(CNC_Flag==0 || CNC_Flag==0 || CNC_Flag==2 || CNC_Flag==2){ //CNC1或2发信号
CNC_X=1;
}
if(CNC_Flag==0 || CNC_Flag==0 || CNC_Flag==2 || CNC_Flag==2){ //CNC3或4发信号
CNC_X=1;
}
if(CNC_Flag==0 || CNC_Flag==0 || CNC_Flag==2 || CNC_Flag==2){ //CNC5或6发信号
CNC_X=1;
}
if(CNC_Flag==0 || CNC_Flag==0 || CNC_Flag==2 || CNC_Flag==2){ //CNC7或8发信号
CNC_X=1;
}
for(i=0;i<4;i++){ //找到哪个地方是最近的
if(CNC_X==1){
length=abs(RGV_X-i);
if(length<min1){
min1=length;
min2=i;
}
}
}
if(T+M>28800)
break;
else if(min1>=0 && min1<=3){
T=T+M; //时间增加
CNC_X=0;
RGV_X=min2; //RGV移动到最近点
///////////////////////////////////////////////////////
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+M;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
///////////////////////////////////////////////////////
}
if(min2==0){
if(CNC_Flag==0){ //如果CNC1没有在加工，CNC1完成一次上下料 ,置CNC1处于加工状态
if(T+T1>28800)
break;
else{
printf("（上料时间：%d）",T);
T=T+T1;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T1;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
printf("1 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==2){ //如果CNC1在加工，CNC1完成一次上下料，再完成一次清洗工作，置CNC1处于加工状态
if(T+T1+C>28800)
break;
else{
printf("（上下料时间：%d）",T);
T=T+T1+C;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T1+C;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
count++;
printf("1 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==0){ //如果CNC2没有在加工，CNC2完成一次上下料，置CNC2处于加工状态
if(T+T2>28800)
break;
else{
printf("（上料时间：%d）",T);
T=T+T2;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T2;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
printf("2 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==2){ //如果CNC2在加工，CNC2完成一次上下料，再完成一次清洗工作，置CNC2处于加工状态
if(T+T2+C>28800)
break;
else{
printf("（上下料时间：%d）",T);
T=T+T2+C;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T2+C;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
count++;
printf("2 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
else if(min2==1){
if(CNC_Flag==0){ //如果CNC3没有在加工，CNC3完成一次上下料 ,置CNC3处于加工状态
if(T+T1>28800)
break;
else{
printf("（上料时间：%d）",T);
T=T+T1;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T1;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
printf("3 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==2){ //如果CNC3在加工，CNC3完成一次上下料，再完成一次清洗工作，置CNC3处于加工状态
if(T+T1+C>28800)
break;
else{
printf("（上下料时间：%d）",T);
T=T+T1+C;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T1+C;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
count++;
printf("3 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==0){ //如果CNC4没有在加工，CNC4完成一次上下料，置CNC4处于加工状态
if(T+T2>28800)
break;
else{
printf("（上料时间：%d）",T);
T=T+T2;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T2;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
printf("4 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==2){ //如果CNC4在加工，CNC4完成一次上下料，再完成一次清洗工作，置CNC4处于加工状态
if(T+T2+C>28800)
break;
else{
printf("（上下料时间：%d）",T);
T=T+T2+C;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T2+C;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
count++;
printf("4 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
else if(min2==2){
if(CNC_Flag==0){ //如果CNC5没有在加工，CNC5完成一次上下料 ,置CNC5处于加工状态
if(T+T1>28800)
break;
else{
printf("（上料时间：%d）",T);
T=T+T1;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T1;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
printf("5 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==2){ //如果CNC5在加工，CNC5完成一次上下料，再完成一次清洗工作，置CNC5处于加工状态
if(T+T1+C>28800)
break;
else{
printf("（上下料时间：%d）",T);
T=T+T1+C;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T1+C;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
count++;
printf("5 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==0){ //如果CNC6没有在加工，CNC6完成一次上下料，置CNC6处于加工状态
if(T+T2>28800)
break;
else{
printf("（上料时间：%d）",T);
T=T+T2;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T2;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
printf("6 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==2){ //如果CNC6在加工，CNC6完成一次上下料，再完成一次清洗工作，置CNC6处于加工状态
if(T+T2+C>28800)
break;
else{
printf("（上下料时间：%d）",T);
T=T+T2+C;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T2+C;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
count++;
printf("6 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
else if(min2==3){
if(CNC_Flag==0){ //如果CNC7没有在加工，CNC7完成一次上下料 ,置CNC7处于加工状态
if(T+T1>28800)
break;
else{
printf("（上料时间：%d）",T);
T=T+T1;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T1;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
printf("7 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==2){ //如果CNC7在加工，CNC7完成一次上下料，再完成一次清洗工作，置CNC7处于加工状态
if(T+T1+C>28800)
break;
else{
printf("（上下料时间：%d）",T);
T=T+T1+C;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T1+C;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
count++;
printf("7 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==0){ //如果CNC8没有在加工，CNC8完成一次上下料，置CNC8处于加工状态
if(T+T2>28800)
break;
else{
printf("（上料时间：%d）",T);
T=T+T2;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T2;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
printf("8 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
if(CNC_Flag==2){ //如果CNC8在加工，CNC8完成一次上下料，再完成一次清洗工作，置CNC8处于加工状态
if(T+T2+C>28800)
break;
else{
printf("（上下料时间：%d）",T);
T=T+T2+C;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+T2+C;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
CNC_Flag=1;
count++;
printf("8 ");
count2++;
if(count2==30){
printf("\n");
count2=0;
}
}
}
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
else{ //否则等待,等待过程中RGV先移动到要完成加工的CNC那里
int min3=600;
min1=5;
min2=-1;
/* T=T+1;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+1;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
*/
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag<min3){
min3=CNC_Flag;
if(i==0 || i==1){
min2=0;
}
else if(i==2 || i==3){
min2=1;
}
else if(i==4 || i==5){
min2=2;
}
else if(i==6 || i==7){
min2=3;
}
}
}
if(T+M>28800)
break;
else if(min2>=0 && min2<=3 && M!=0){
T=T+M; //时间增加
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+M;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
RGV_X=min2; //RGV移动到最近点
// printf("%d ",min2+1);
count2++;
if(count2==30){
// printf("\n");
count2=0;
}
}
else{
T=T+1;
for(i=0;i<8;i++){
if(CNC_Flag==1){ //已加工时间增加
CNC_WT=CNC_WT+1;
}
if(CNC_WT>=W11){ //加工完成
CNC_Flag=2;
CNC_WT=0;
}
}
}
min3=600;
}
min1=5;
min2=-1;
}
printf("%d\n",count);
return 0;
}
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