2018-B3：智能 RGV 的动态调度策略

杨利霞

2018-B3：智能 RGV 的动态调度策略

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本文根据题目给定的智能加工系统及系统作业参数，针对一道工序物料加工作业、
两道工序物料加工作业、作业中故障处理等三种情况，建立数学模型，分别给出了相应
的 RGV 最佳调度策略。
针对一道工序物料加工作业的情况，本文设计当 RGV 完成当前指令后若未接收到
( t4 T! ~" x# _, }  d% Y任何 CNC 的上料需求信号，RGV 将会根据调度模型立即判别执行一次移动指令，移动
到下一步发出上料需求信号的 CNC 前。并将作业效率最佳问题转换为一班次 8 小时内
$ }/ ?) d2 z: v0 T# wCNC 处于工作状态总时间最长，并假设 RGV 具有短时间的记忆储存功能，能够记录与
6 b( Q% K! S& G( z# H匹配 RGV 与各 CNC 进行最后一次交互的时间，为 RGV 设计“八步一走”调度模型，在
7 N: Q$ G5 z; G+ HRGV 进行移动指令之前都会遍历搜索选择未来八次移动过后八台 CNC 的总等待时间最
5 R2 A" I$ w' x% P' ~小的路径的第一步移动指令作为当前的移动指令。遍历所有可能的初始八台 CNC 的上
料情况，依据 RGV“八步一走”调度模型取成料数最多的初始 CNC 上料顺序，完成任务
1。将题目给定的针对一道工序的三组数据带入模型计算，得出第一组最大物料加工数
量为 382，第二组为 359，第三组为 392；推算了不考虑 RGV 运动时间的理想状态下，
三组数据的最大加工数量分别为 384、368、392；得到三组数据下加工系统的作业效率
3 r6 M+ h0 O2 g$ y0 M; _6 B分别为 99.48%、97.55%、100%，完成任务 2。
; J! s- s; _5 O9 G9 Q针对两道工序物料加工作业的情况，在不可更换刀具的前提下，由第一道工序与第
0 ?' U  l1 H1 ^; N) ~( l" d" B二道工序的比值，兼容考虑第二道工序之后的清洗时间，按比例分别为 CNC 安装 4:4、
9 s3 }) {1 B; J# B3:5、5:3 的刀具配比，并在对称性原则基础上调试具体安装方案；为 RGV 设计三步捆
' f) R; J  M1 ?0 n; ?绑（或四步捆绑加工调度模型）：RGV 遍历三步，取捆绑加工后的完成时间最前的走法。
遍历所有的初始可能路径，依据捆绑调度模型取成料数最多的初始 CNC 上料顺序，完
1 M* s3 Z# i- Q+ _成任务 1。将给定的针对两道工序的三组数据带入模型计算，得出三组最大物料加工数
量分别为 253、209、236；选择的两类 CNC 数量配比分别为 4:4、3:5、5:3；通过与理想
+ r+ N/ s0 ~" h" R6 b' a. H状态下最大物料加工数量 268、216、236 进行比较，得到三组数据下加工系统的作业效
" Q+ h9 i7 W9 _率分别为 94.40%、96.76%、100%，完成任务 2。
针对作业中故障处理的情况，本文将每一道工序加工的故障概率设为 1%，在判定
故障的 CNC 的加工时间内，以均匀分布随机一个时间点作为故障发生时间点，并从
' i% j9 T- K: `: `* g' k# e600~1200 秒之间均匀随机生成一个整数作为修复时间，在一道工序与二道工序的模型
中作出以下调整：在故障发生的那一刻起，在 CNC 未修复并发出上料需求信号之前，
将该 CNC 从系统中暂时抹去，RGV 在执行完当前指令后，不再进行有关该 CNC 的指
5 r2 a$ k, w( i$ f7 H令操作，直至 CNC 修复发出上料需求信号。考虑到故障发生的不确定性，以及人工修
复时间的可操作性，在完成任务的基础下，再分别取修复时间为 600~1200 秒随机，600
秒，900 秒，1200 秒做 20 组的随机试验探究成料数规律，进行均值和方差计算如下：
; i) Z, R& g8 _/ o一 道 工 序 的 情 况 下 ， 第 一 组 数 据 关 于 4 类修复时间的成料数方差分别为
2 c+ S) q: W7 V( L12.20,9.55,11.95,9.82；第二组数据方差分别为 15.57,18.68,19.55,14.68；第三组数据方差
分别为 10.03,13.41,8.92,13.73；两道工序的情况下，第一组数据关于 4 类修复时间的成
料数方差分别为 9.66,7.38,7.12,13.17；第二组数据方差分别为 7.85,3.39,5.87,9.69；第三
, I1 ^  B+ [% t: ~/ b) P组数据方差分别为 7.66,4.58,7.72,10.13。由此可知，实际修复时，提升技工技术，将人工
1 g+ `2 M$ G0 H# T/ ]修复时间尽量控制在 10~15 分钟左右，可以较好增加结果稳定性。
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