一种铸造过程的砂箱调度方法及调度系统技术方案

本发明专利技术公开了一种铸造过程的砂箱调度方法及调度系统。它包括以下步骤：建立砂箱数据库，记录各砂箱的可用状态；输入需铸造的所有工件信息，并输出初始工件信息序列；为每个工件匹配出合适的砂箱并添加进入最终工件信息序列，完成所有工件的匹配后输出最终工件信息序列；启动工件铸造任务，更新砂箱可用状态信息；完成工件铸造任务，更新砂箱可用状态信息。本发明专利技术还提供了以上方法对应的调度系统，包括数据库模块、信息输入模块、运算模块、信息输出模块、条码扫描模块和通讯模块。本发明专利技术提供的调度方法及调度系统具有方便灵活、容错率高、运行稳定的优点，有利于为铸造过程的铸件生产任务迅速匹配所需的砂箱，并将综合铸造成本降至最低水平。

A sand box scheduling method and system for foundry process

【技术实现步骤摘要】
一种铸造过程的砂箱调度方法及调度系统
本专利技术属于铸造
，具体涉及一种铸造过程的砂箱调度方法及调度系统。
技术介绍
铸造是将液体金属浇铸到与工件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。铸造是一种应用十分广泛的金属热加工工艺，其生产过程中需要将工件模具置于砂箱中，填充砂料后取出模具以获得铸造空腔。因此，铸造过程中需要消耗大量的砂料，如何为工件匹配合适的砂箱并尽可能使砂料的消耗量最小化，是节约铸造成本的重要途径。然而，实际工业生产中库存的砂箱数目往往远大于需要铸造的当前批次工件数目，故为每个需要铸造的工件挑选与之对应的砂箱，是一个运算量十分巨大的复杂的问题。譬如，从N个砂箱库存中挑选n个砂箱以铸造n个工件，理论上存在个排列组合，考虑到一般情况下N＞＞n，该排列组合数将十分巨大。此外，由于铸造现场环境恶劣，铸造任务和进度多变，拥有的砂箱的占用状态也会随时发生变化，调度环节难以实时掌握生产现场的砂箱可用状态，这进一步增加了砂箱匹配和生产调度的难度。目前公知的技术方案中，针对工件和砂箱类型繁多、生产任务和生产进度多变的铸造过程，尚没有较为经济且容错率高的砂箱调度方法。因此，针对现有铸造过程中砂箱调度方法的不足，如何设计高效经济、稳定可靠、快速灵活的铸造过程的砂箱调度方法，并发展与之相应的砂箱调度系统，是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种算法简单、适用范围广、方便灵活且最大限度节约砂料消耗的铸造过程的砂箱调度方法。本专利技术的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：该铸造过程的砂箱调度方法，包括如下步骤：(1)砂箱编号，建立砂箱数据库，记录各砂箱的可用状态：对拥有的所有砂箱进行编号，并将每个砂箱的编号制作成条码张贴于砂箱表面；测量并获得每个砂箱的长度L、宽度W、高度H和体积V的信息；确定每个砂箱的当前可用状态，并记录为“可用”或“不可用”状态；建立砂箱数据库，对每个砂箱记录为1条数据库内的信息，对每个砂箱对应的信息依次按照编号、长度L、宽度W、高度H、体积V和可用状态的次序在砂箱数据库内予以存储；(2)输入需铸造的所有工件信息，按照工件的名义体积对工件排序并输出初始工件信息序列：对需铸造的所有工件进行编号；确定需铸造的每个工件的长度l、宽度w和高度h信息，并计算其对应的名义体积v；按照所有工件的名义体积v从大到小的顺序整理并输出初始工件信息序列[{n:n1,l:l1,w:w1,h:h1,v:v1},{n:n2,l:l2,w:w2,h:h2,v:v2},…]，该序列中每个工件构成序列中的1个元素，其信息用1个字典来表示：n、l、w、h和v分别代表工件的编号、长度、宽度、高度和名义体积的标识，而各个标识后紧接着其对应的具体的值；(3)根据初始工件信息序列，为每个工件匹配出合适的砂箱并添加进入最终工件信息序列，完成所有工件的匹配后输出最终工件信息序列：从砂箱数据库中筛选出所有状态为“可用”的砂箱，并按砂箱体积V从小到大的顺序构造砂箱信息序列；根据初始工件信息序列，为每个工件匹配出与之对应的砂箱；依次对完成匹配的工件信息元素字典补充砂箱编号标识并分配相应的砂箱编号，然后将该工件信息元素添加至最终工件信息序列；完成初始工件信息序列中所有工件信息元素的砂箱匹配后输出最终工件信息序列；(4)启动工件铸造任务，更新砂箱可用状态信息：将步骤(3)输出的最终工件信息序列作为生产现场调度指令，获取最终工件信息序列中所有工件元素对应的工件模具；将工件模具置于与该工件匹配的砂箱内，填充砂料后取出模具获得工件浇铸用空腔，启动工件铸造任务；扫描砂箱条码，并在砂箱数据库内将步骤(3)中与工件完成匹配的砂箱的可用状态信息变更为“不可用”；(5)完成工件铸造任务，更新砂箱可用状态信息：完成工件铸造任务，取出砂箱内铸造获得的工件和砂料；砂箱还原后扫描砂箱条码，并在砂箱数据库中将与铸造完成的工件所匹配的砂箱的可用状态信息变更为“可用”。具体的，步骤(1)中，每个砂箱的体积V为该砂箱长度L、宽度W和高度H之乘积；步骤(2)中，每个工件的名义体积v为该工件长度l、宽度w和高度h之乘积。具体的，步骤(3)具体包括以下子步骤：(3.1)从砂箱数据库中筛选出所有状态为“可用”的砂箱，并按砂箱体积V从小到大的顺序构造砂箱信息序列[{N:N1,L:L1,W:W1,H:H1,V:V1},{N:N2,L:L2,W:W2,H:H2,V:V2},…]，该序列中每个砂箱构成序列中的1个元素，其信息用1个字典来表示：N、L、W、H和V分别代表砂箱的编号、长度、宽度、高度和体积的标识，而各个标识后紧接着其对应的具体的值；(3.2)将初始工件信息序列中最后1个工件元素与砂箱信息序列中的第1个砂箱元素对齐；(3.3)将初始工件信息序列和砂箱信息序列中互相对齐的元素进行匹配性判断，若存在相匹配的元素对，则将该匹配的元素对中的工件信息元素字典补充砂箱编号标识并分配与之匹配成功的砂箱信息元素的砂箱编号，然后将该带有匹配成功的砂箱编号的工件信息元素字典添加进入最终工件信息序列，最后分别在初始工件信息序列和砂箱信息序列中将该匹配成功的元素对的工件信息元素和砂箱信息元素均变更为空值None；(3.4)维持砂箱信息序列的位置不变，将初始工件信息序列向右移动1个元素位置；(3.5)重复进行子步骤(3.3)和子步骤(3.4)，直至初始工件信息序列中所有的元素均变更为空值None；(3.6)输出最终工件信息序列[{n:n1,l:l1,w:w1,h:h1,v:v1,N:Na},{n:n2,l:l2,w:w2,h:h2,v:v2,N:Nb},…]，该序列中每个工件构成序列中的1个元素，其信息用1个字典来表示：n、l、w、h、v和N分别代表工件的编号、长度、宽度、高度、名义体积和与该工件匹配成功的砂箱编号的标识，而各个标识后紧接着其对应的具体的值。进一步，子步骤(3.3)的初始工件信息序列和砂箱信息序列中互相对齐的元素进行匹配性判断，当且仅当初始工件信息序列中工件信息元素中的长度值li、宽度值wi、高度值hi和与之对齐的砂箱信息序列中砂箱信息元素中的长度值Lj、宽度值Wj、高度值Hj满足关系li<Lj且wi<Wj且hi<Hj时，判断该工件信息元素和与之对齐的砂箱信息元素相匹配。本专利技术的第二个目的在于提供用于实现上述铸造过程的砂箱调度方法的调度系统，该调度系统包括数据库模块、信息输入模块、运算模块、信息输出模块、条码扫描模块和通讯模块；所述运算模块连接信息输入模块、数据库模块、通讯模块，通讯模块连接运算模块、数据库模块、信息输出模块、条码扫描模块，条码扫描模块连接信息输出模块、通讯模块；其中，数据库模块位于非生产现场，用于存储拥有的所有砂箱的编号N、长度L、宽度W、高度H、体积V和可用状态的信息，并根据通讯模块从生产现场返回的结果实时更新相关砂箱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸造过程的砂箱调度方法，其特征在于包括如下步骤：/n(1)砂箱编号，建立砂箱数据库，记录各砂箱的可用状态：/n对拥有的所有砂箱进行编号，并将每个砂箱的编号制作成条码张贴于砂箱表面；测量并获得每个砂箱的长度L、宽度W、高度H和体积V的信息；确定每个砂箱的当前可用状态，并记录为“可用”或“不可用”状态；建立砂箱数据库，对每个砂箱记录为1条数据库内的信息，对每个砂箱对应的信息依次按照编号、长度L、宽度W、高度H、体积V和可用状态的次序在砂箱数据库内予以存储；/n(2)输入需铸造的所有工件信息，按照工件的名义体积对工件排序并输出初始工件信息序列：/n对需铸造的所有工件进行编号；确定需铸造的每个工件的长度l、宽度w和高度h信息，并计算其对应的名义体积v；按照所有工件的名义体积v从大到小的顺序整理并输出初始工件信息序列[{n:n

【技术特征摘要】
1.一种铸造过程的砂箱调度方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)砂箱编号，建立砂箱数据库，记录各砂箱的可用状态：
对拥有的所有砂箱进行编号，并将每个砂箱的编号制作成条码张贴于砂箱表面；测量并获得每个砂箱的长度L、宽度W、高度H和体积V的信息；确定每个砂箱的当前可用状态，并记录为“可用”或“不可用”状态；建立砂箱数据库，对每个砂箱记录为1条数据库内的信息，对每个砂箱对应的信息依次按照编号、长度L、宽度W、高度H、体积V和可用状态的次序在砂箱数据库内予以存储；
(2)输入需铸造的所有工件信息，按照工件的名义体积对工件排序并输出初始工件信息序列：
对需铸造的所有工件进行编号；确定需铸造的每个工件的长度l、宽度w和高度h信息，并计算其对应的名义体积v；按照所有工件的名义体积v从大到小的顺序整理并输出初始工件信息序列[{n:n1,l:l1,w:w1,h:h1,v:v1},{n:n2,l:l2,w:w2,h:h2,v:v2},…]，该序列中每个工件构成序列中的1个元素，其信息用1个字典来表示：n、l、w、h和v分别代表工件的编号、长度、宽度、高度和名义体积的标识，而各个标识后紧接着其对应的具体的值；
(3)根据初始工件信息序列，为每个工件匹配出合适的砂箱并添加进入最终工件信息序列，完成所有工件的匹配后输出最终工件信息序列：
从砂箱数据库中筛选出所有状态为“可用”的砂箱，并按砂箱体积V从小到大的顺序构造砂箱信息序列；根据初始工件信息序列，为每个工件匹配出与之对应的砂箱；依次对完成匹配的工件信息元素字典补充砂箱编号标识并分配相应的砂箱编号，然后将该工件信息元素添加至最终工件信息序列；完成初始工件信息序列中所有工件信息元素的砂箱匹配后输出最终工件信息序列；
(4)启动工件铸造任务，更新砂箱可用状态信息：
将步骤(3)输出的最终工件信息序列作为生产现场调度指令，获取最终工件信息序列中所有工件元素对应的工件模具；将工件模具置于与该工件匹配的砂箱内，填充砂料后取出模具获得工件浇铸用空腔，启动工件铸造任务；扫描砂箱条码，并在砂箱数据库内将步骤(3)中与工件完成匹配的砂箱的可用状态信息变更为“不可用”；
(5)完成工件铸造任务，更新砂箱可用状态信息：
完成工件铸造任务，取出砂箱内铸造获得的工件和砂料；砂箱还原后扫描砂箱条码，并在砂箱数据库中将与铸造完成的工件所匹配的砂箱的可用状态信息变更为“可用”。


2.根据权利要求1所述的铸造过程的砂箱调度方法，其特征在于：步骤(1)中，每个砂箱的体积V为该砂箱长度L、宽度W和高度H之乘积；步骤(2)中，每个工件的名义体积v为该工件长度l、宽度w和高度h之乘积。


3.根据权利要求1所述的铸造过程的砂箱调度方法，其特征在于：步骤(3)具体包括以下子步骤：
(3.1)从砂箱数据库中筛选出所有状态为“可用”的砂箱，并按砂箱体积V从小到大的顺序构造砂箱信息序列[{N:N1,L:L1,W:W1,H:H1,V:V1},{N:N2,L:L2,W:W2,H:H2,V:V2},…]，该序列中每个砂箱构成序列中的1个元素，其信息用1个字典来表示：N、L、W、H和V分别代表砂箱的编号、长度、宽度、高度和体积的标识，而各个标识后紧接着其对应的具体的值；
(3.2)将初始工件信息序列中最后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翮辉，陈嘉宏，卢海山，游浩林，杨帅，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43