[发明专利]一种考虑前视距离的相容工件族的优化控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑前视距离的相容工件族的优化控制方法，包括：1通过强化学习算法得到最优Q值表；2在第k+g个决策时刻，根据观察到的系统的联合状态，查找最优Q值表，得到相应的前视距离和选择加工工件族动作；3判断该决策时刻内是否有工件，若有工件，则等待相应工件到达并存入对应的缓冲库中，否则，根据选择加工工件族动作选择相应的工件族中的工件送入批处理机中进行加工，并等待加工完成；然后令k+g+1赋值给k+g，并返回步骤3。本发明能在对相容工件族优化控制时考虑未来工件到达信息，从而能保证平衡生产，提高生产效率并降低工件的流失率。

技术领域

本发明属于生产调度领域，具体的说是一种考虑前视距离的相容工件族的优化控制方法。

背景技术

随着科学技术的发展，生产规模逐步扩大，复杂性也越来越高，因此对生产过程的管理、监控和决策的要求有所提高。生产调度是将优先的资源分配给在一定时间内的不同任务的决策过程，它需要在满足各种系统约束的条件下使某个或某些性能指标最优。生产调度作为现代化生产作业中的核心内容，对提高生产效率、提高生产资源的利用率、降低生产成本等具有重要的作用，因此生产调度在现实生产环境中有着广泛应用，如半导体芯片制造系统，钢铁生产，带托盘的车床加工等。

传统的调度方法都是针对确定性问题，即把生产过程中的很多因素(如工件的到达时间，加工时间等)都当成确定已知的来考虑，并基于此来制定调度方案。由于实际生产中含有很多随机性的不确定因素，因此随机调度问题在近年来受到了广泛的关注，相容工件族的随机调度是其中很重要的一类。但是在现有的对随机调度问题进行优化控制的方法中，如一些启发式规则和元启发式规则，较少考虑到未来工件到达信息，不能针对未来工件的到达情况对调度方案做出及时调整，因此还存在着浪费生产资源，生产率不够高的缺点。

发明内容

本发明是为解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种考虑前视距离的相容工件族的优化控制方法，以期能在对相容工件族优化控制时考虑未来工件到达信息，从而能提高生产系统的生产效率以及降低生产过程中的工件流失率。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种考虑前视距离的相容工件族的优化控制方法的特点是，所述优化控制方法是应用于由传送带上传送的M种工件、自动捡取装置、M个缓冲库、容量为K的批处理机和红外线感知器所构成的单机生产系统中；所述M种工件分别属于M个不同的工件族，并对所述的M个工件族按加工率降序排序；任意第m个缓冲库的容量记为N_m，并用于存储属于第m个工件族的工件；假设所述第m个缓冲库中存储的工件数为n_m，n_m∈[0,N_m]；由M个缓冲库中存储的工件个数构成所述单机生产系统的联合状态s＝(n₁,n₂,…,n_m,…,n_M)；M≥2；

所述红外线感知器设置在传送带的末端，以所述红外线感知器所在的位置为起点，并以朝向传送带的一段传送距离作为前视距离l_max表示最大前视距离；

定义选择加工工件族动作为p_m表示所述批处理机加工由前m个工件族所构成的批；

由所述前视距离和选择加工工件族动作构成的联合动作且 v_S∈D＝D¹×D²；D表示所述单机生产系统的动作空间；

定义决策时刻为批处理机为空闲状态且有工件到达缓冲库，或批处理机完成加工的时刻；

所述优化控制方法是按如下步骤进行：

步骤1、定义变量k，并初始化k＝1；定义初始决策时刻为第k-1个决策时刻；

定义Q值表中的元素为状态-动作对值，并初始化初始决策时刻的Q值表；