[发明专利]带机器人物料搬运的柔性制造单元作业调度方法

权利要求书

1.一种带机器人物料搬运的柔性制造单元作业调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，获取柔性制造单元的基础数据和生产计划信息，所述基础数据包括加工机器的数量、物料搬运机器人的数量，所述生产计划信息包括工件数量、工序数量及其顺序；

步骤S2，建立所述加工机器和所述物料搬运机器人的能耗模型，包括所述加工机器的加工时间、空闲时间与能耗的关系以及所述物料搬运机器人的运行速度与能耗的关系；

步骤S3，基于所述能耗模型，建立考虑能源消耗的所述柔性制造单元内部的所述物料搬运机器人调度的目标函数；

步骤S4，确定调度过程的约束条件；

步骤S5，基于所述约束条件，采用实数编码方式表示调度方案的解；

步骤S6，采用改进的多目标灰狼算法求解所述目标函数，确定最优调度方案，

其中，所述改进的多目标灰狼算法集成了莱维飞行、位置加权更新策略和局部领域搜索策略。

2.根据权利要求1所述的带机器人物料搬运的柔性制造单元作业调度方法，其特征在于：

其中，步骤S3中，以最小化所述柔性制造单元的总工期和总能耗为目标，构建所述目标函数：

f₁＝min{C_max}

式中，f₁表示最小化加工任务的最大完成时间C_max，f₂表示最小化柔性制造单元的总能耗，包括加工机器加工状态的能耗PE、加工机器空间状态的能耗IE以及物料搬运机器人搬运过程的能耗E_r三个部分，

以O_ij表示工件i的第j道工序，

E_p为加工机器单位时间的加工功率，为工序O_ij在加工机器m上的加工时间，E_I为加工机器空闲状态单位时间的消耗功率，为工序O_ij的加工开始时间，E_pf为物料搬运机器人负载运行时的功率，E_pe为物料搬运机器人空载运行时的功率，t_iji′j′为工序O_ij所在加工机器与工序O_i′j′所在加工机器之间的搬运时间，

z_iji′j′为决策变量，若工序O_ij的搬运操作发生在工序O_i′j′的搬运操作之前则为1，反之则为0。

3.根据权利要求2所述的带机器人物料搬运的柔性制造单元作业调度方法，其特征在于：

其中，步骤S4中，所述约束条件包括：

R1，每道所述工序只能由一个所述物料搬运机器人搬运：

R2，加工操作O_i′j′必须在加工操作O_ij结束之后才能开始：

R3，加工某道所述工序的开始搬运时间必须在该工件的前一道所述工序的加工操作完成之后：

R4，某道所述工序的加工操作必须发生在该工件被搬运到相应的所述加工机器后：

R5，当所述物料搬运机器人连续搬运两道所述工序时，保证其有充分的移动时间：

R6，最大完成时间必须大于任何一个所述工序的加工完成时间：

R7，变量的非负性约束：

R8，若干0-1变量的规定：

式中，R为物料搬运机器人索引，R＝{1,2…r}，I为工件索引，I＝{1,2…n}，M为加工机器索引，M＝{1,2…m}，为工序O_ij加工前的搬运开始时间，

x_ijr为决策变量，若工序O_ij的物料搬运机器人为r则为1，反之则为0，y_iji′j′为决策变量，若工序O_ij的加工操作发生在工序O_i′j′之前则为1，反之则为0。