[发明专利]复杂型面智能生产单元任务的刀具联合动态调度方法

说明书

本发明公开了复杂型面智能生产单元任务的刀具联合动态调度方法，涉及高精密零件加工管理技术领域。在本发明中，提出通过组合规则算法框架来生成求解问题的组合规则算法集合，能高效、便捷地产生一系列具有低运算复杂度的算法，通过仿真实验对比分析生成的算法在不同系统性能指标下的表现，将对车间生产管理人员进行任务‑刀具联合调度决策提供一定指导作用，以利于车间生产管理人员在不同系统性能指标中找出适合实际车间的任务‑刀具联合调度决策，实现合理地利用现有资源，建立可快捷响应的任务与刀具联合调度机制，提升工序生产效益。

技术领域

本发明涉及高精密零件加工管理技术领域，尤其涉及复杂型面智能生产单元任务的刀具联合动态调度方法。

背景技术

具有复杂型面特征的零部件作为高精密零部件之一，是模具、航空和重大型设备等产品的重要组成部分。此类零部件具有小批量、多型面、高精度、工艺复杂等特征，在传统制造车间需要多台功能单一的设备协作完成加工。而随着自动化、集成化生产设备的普及，零部件生产呈现由单台设备通过切换刀具完成多道工序加工的趋势。如图1所示，为复杂型面零部件智能生产单元：生产单元由多台功能集成的加工设备、一台机械手设备和单元缓存架构成，当设备上刀具满足工件加工要求时，工件可在任意台设备上通过刀库中多刀具协作的方式完成工件加工。那么在复杂型面零部件生产过程中，如何合理地利用现有资源，建立可快捷响应的任务与刀具联合调度机制，提升工序生产效益，是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出复杂型面智能生产单元任务的刀具联合动态调度方法，以解决如何合理地利用现有资源，建立可快捷响应的任务与刀具联合调度机制，提升工序生产效益的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：本发明第一方面公开了复杂型面智能生产单元任务的刀具联合动态调度方法，应用于解决如何合理地利用现有资源，建立可快捷响应的任务与刀具联合调度机制，提升工序生产效益的问题，包括以下步骤：

步骤S1：结合车间设备对问题进行描述，使用元组表示法表示描述后的问题，得到问题模型，基于任务耦合分解对问题进行结构化分析，将问题转化为具有强耦合关系的两个子问题：任务调度问题和刀具调度问题；以最小化最大完工时间为目标，构建刀具与任务的联合调度模型；

步骤S2：对所述任务调度问题和所述刀具调度问题分别进行特征提取与分析，构建出各个所述子问题的规则算法集合，将两个子问题的规则算法集合中的规则算法进行组合，生成求解所述问题的组合算法集合；

步骤S3：在多差异环境下进行仿真实验，对比分析组合算法集合中各个组合规则调度算法在不同系统性能指标下的表现情况，并进行组合规则调度算法的有效性分析和验证。

作为一种可选的实施例，在本发明的第一方面中，所述步骤S1中，结合车间设备对问题的描述为：

在加工单元内包含一个由多台同等并行机组成的加工设备集合W＝{1,2,…,w}，每台加工设备上有一个拥有C个刀槽的刀库，可存放一组刀具T＝{1,2,…,t}，刀具i(i∈T)的剩余使用可用时长为l_i；现有一个待加工工件集合J＝{1,2,…,n}，完成工件j加工需要使用到刀具子集T_j(j∈J)，在进行工件j加工前需完成加工设备的刀具调配，其中|T_j|≤C；工件j的总加工时间为p_j，其中使用刀具i(i∈T_j)的加工时长为p_ij；当刀库中的刀具无法不间断执行工件加工任务时，需对刀库中的刀具进行切换工作，一次刀具移除/插入耗时为联合调度的目标是为每一个工件分配合适加工设备并完成刀具调配。