[发明专利]基于激素反应扩散原理的制造系统动态协调方法

说明书

本发明公开了一种基于激素反应扩散原理的制造系统动态协调方法，该方法主要是受内分泌系统激素反应扩散机制的启发，实现了一种基于激素反应扩散原理的制造系统动态协调方法，设计了两种可以相互影响的激素，来迅速寻优，其中为了拓展寻优的解空间，还使用了遗传交叉变异的方法来对可行解进行操作，以便在多工艺路线的情况下，根据生产任务可以对资源进行更合理的选择和分配；同时对于制造系统中的突发事件进行响应，可以提高系统的敏捷性。

技术领域

本发明涉及一种基于激素反应扩散原理的制造系统动态协调方法，属于制造系统动态协调优化决策领域。

背景技术

随着人工智能研究领域的拓展与深入，人体信息处理机制的智能模型逐渐成为一个新的研究热点，其系统结构、功能及其调控机制的多样性、复杂性、可靠性、适应性和高效性等值得我们在研究制造系统时进行借鉴和参考。而内分泌系统更是人体信息处理系统中的核心部分，其中复杂和独特的基于激素反应扩散机制信息处理方式可以给予研究者很多启发。这种基于内分泌系统激素反应扩散机制的协调方法是一种隐式的动态协调方法，根据体液中激素浓度变化的调节作用，可以将众多独立的个体迅速的引导协调到当前系统总体所最需要的工作中，从而实现了系统内部资源之间的全面协调与合作。内分泌系统通过激素的反应扩散来实现调控作用，其通信量小，能实现快速同步协调与合作，通过刺激或抑制其它内分泌细胞的分泌活动来保持机体内环境的稳定，从而达到机体功能整体最优的目的。并且，这种基于激素反应扩散机制的非符号式通信方法称为隐式协调机制，其与基于制造系统控制系统中常用的LR、Petri Net 和CNP等显示协调机制相比较，具有信息通信量小、协调简单、易于实现等优点。基于此，受内分泌系统中激素反应扩散机制的启发，设计了一种基于激素分泌调节原理的任务协调优化算法，对生产任务进行实时优化分配，并能够针对各种突发事件进行快速反应，使得设备资源得到合理利用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于激素反应扩散原理的制造系统动态协调方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于激素反应扩散原理的制造系统动态协调方法，包括以下步骤，

步骤1，分析离散式制造系统的生产任务与资源协调优化过程，建立数学模型及其约束条件；

步骤2，受内分泌系统激素调节机制启发，在已建立的数学模型基础上，构建车间管理层的生产任务激素信息，构建工艺路线的资源反馈激素信息；

步骤3，对所有资源的生产能力建立生产能力表，并评估其生产能力，建立激素信息节点，存放其针对各种生产任务对应的激素分泌量，构成可以容留激素的离散式制造系统“体液”内环境；

步骤4，生产任务到达后，进行工艺分解，根据车间实际资源状况生成若干条工艺路线，然后由约束条件进行校验，对实际情况进行调整，并随机生成在各个工艺路径上生产的工件数量；

步骤5，生成生产任务激素，并将其释放到公共环境中；

步骤6，车间生产资源层感知到生产任务激素，根据各个工艺路线的实际状态对其进行响应，当某条工艺路线上的资源生产成本低，且满足约束条件的要求，则增大其激素分泌量；反之则减少其分泌量；

步骤7，生成资源反馈激素，并将其释放到公共环境中；

步骤8，车间控制层感应到资源反馈激素，再根据其中的信息对生产任务激素进行更新，调整其中各个工艺路径上生产的工件数量，并通过遗传交叉变异方法进行全局优化；

步骤9，根据目标函数对交叉变异后的新分配方案进行计算，并对所有解依次进行排序、筛选、末位淘汰，计算出可行解空间矩阵，并以此生成资源反馈激素；

步骤10，设置循环条件，根据步骤5～9中的所述方法进行循环操作，求解在多工艺路线的情况下，按照离散式制造系统模型目标，任务与资源的最合理的选择和分配。