智能车间协同制造方法技术

本发明专利技术提供一种智能车间协同制造方法，包括任务层、决策层和设备层；所述任务层向所述设备层的空闲智能设备发送任务；或者，所述任务层向所述决策层发送任务并存储在任务池中；所述设备层接收所述任务层发送的任务或者查询任务池中的任务，所述设备层的智能设备对接收到的任务或查询到的任务进行筛选，所述智能设备将筛选出的任务加入待处理队列，所述智能设备将所述待处理队列发送至决策层并存储在设备池中；所述决策层查询所述任务池和设备池中的信息，并依据优化策略进行仲裁。本发明专利技术能够实现任务与设备的直接通讯，从而能够灵活且实时的调度。

【技术实现步骤摘要】
智能车间协同制造方法
本专利技术涉及生产任务调度
，尤其涉及一种智能车间协同制造方法。
技术介绍
近年来，随着工业4.0、工业互联网和智能制造等战略的提出，以及NewIT和NewAI技术的快速发展和在制造领域的深入应用，泛在感知、普适计算、人-机-物-环互联互通、物理空间和虚拟空间的深度融合已经成为工业4.0下智能车间的重要特征。传统的车间运行模式大多采用以MES为核心的集中式管控，即通过MES实现对车间生产过程中时间、成本、质量、资源和能耗等要素的集中统一管控，当生产现场出现异常时，首先将其反馈至MES，MES接到异常报警后，根据现场实际情况生成解决方案，再反馈至生产现场。这种异常处理方式导致生产现场问题处理滞后，系统稳定性不高，当MES出现问题或者某个节点的信息传递出现问题时，整个流程都将停滞，影响生产效率，即时数据是实时的，异常也得不到即时处理。上述的运行模式以获得全局最优解为目标，容易导致求解时间过长，决策不及时，决策速度赶不上变化速度；资源(或设备)和任务(或工作)的组合与排序均由MES调度确定，彼此没有信息交互，缺乏主动发现、自主匹配和决策的能力；运行模式大多局限于车间内部或企业内部，向车间或企业外的可扩展性不强、协同能力弱。
技术实现思路
本专利技术提供的智能车间协同制造方法，能够实现任务与设备的信息交互。本专利技术提供一种智能车间协同制造方法，包括任务层、决策层和设备层；所述任务层向所述设备层的空闲智能设备发送任务；或者，所述任务层向所述决策层发送任务并存储在任务池中；所述设备层接收所述任务层发送的任务或者查询任务池中的任务，所述设备层的智能设备对接收到的任务或查询到的任务进行筛选，所述智能设备将筛选出的任务加入待处理队列，所述智能设备将所述待处理队列发送至决策层并存储在设备池中；所述决策层查询所述任务池和设备池中的信息，并依据优化策略进行仲裁。可选地，所述任务层对任务进行优先级计算；当任务的优先级高于预定值时，任务层将所述任务发送至智能设备；当任务的优先级低于预定值时，任务层将所述任务存储至任务池。可选地，所述智能设备停机前对停机时间进行预测，并释放停机期间对应的任务。可选地，所述决策层依据任务层和设备层的实时信息确定优化策略为全局优化或局部优化。可选地，所述局部优化包括：所述决策层依据预定的目标效益函数，选择交互策略并对任务和设备的组合进行仲裁。可选地，所述全局优化包括：依据任务池和设备池的实时信息，通过云端计算对所有待完成任务和设备进行全局调度。可选地，所述任务层查询所述设备池的信息，并向设备池中的空闲设备所对应的智能设备发送任务。可选地，所述任务池中存储的任务信息包括：质量、数量、工种、优先级、工艺路线约束、时间约束或目标约束中的一种或几种。可选地，所述智能设备依据自身的属性、能力、状态、负载、目标以及其他智能设备的运行情况对任务池中的任务进行筛选。可选地，所述决策层仲裁完成后生成甘特图以指导车间生产。本专利技术智能车间协同制造方法既能通过设备—任务、设备—设备的通信、交互和自主协同决策进行边缘层的局部优化和实时管控(例如实时生成调度方案指导车间生产)，也能通过云端的高性能计算能力和决策能力进行全局优化和精准预测(生成的计划可用于辅助边缘层进行实时决策)，从而最大程度地提高车间生产效率和制造资源利用率，降低生产成本和能耗，最终达到车间运行最优化的目标。另外，通过赋予设备和任务一定的智能，使得车间运行过程中出现异常时，任务—设备之间、设备—设备之间能够实现双向实时通信和交互，并根据实时信息(含自身实时状态信息和周围环境信息)进行自主协同决策，从而主动、实时地解决车间异常，真正实现面向智能车间的实时管控和主动管控。并且，本专利技术将制造任务的实时需求、智能设备的实时状态和能力进行虚拟化和服务化，实现设备—设备的自主协同决策、任务—设备的自主匹配及组合优化，同时实现制造任务和智能设备的云端接入和服务化，从而与云制造模式无缝连接，大大提升系统向外的可扩展性和协同能力。附图说明图1为本专利技术智能车间协同制造方法一实施例的运行机制图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种智能车间协同制造方法，如图1所示，所述方法包括：任务层、决策层和设备层；S1、所述任务层向所述设备层的空闲智能设备发送任务；或者，所述任务层向所述决策层发送任务并存储在任务池中；可选地，所述任务层对任务进行优先级计算；当任务的优先级高于预定值时，任务层将所述任务发送至智能设备；当任务的优先级低于预定值时，任务层将所述任务存储至任务池。可选地，所述任务层查询所述设备池的信息，并向设备池中的空闲设备所对应的智能设备发送任务。可选地，所述任务池中存储的任务信息包括：质量、数量、工种、优先级、工艺路线约束、时间约束或目标约束中的一种或几种。具体地，任务层作为服务需求方。在新订单插入、交货期变更、人员变动、物料配送不及时、设备故障等生产异常出现时，一方面可以主动向智能设备层提出服务请求，包括质量、数量、工种、优先级(如紧急、重要、不紧急等)、工艺路线约束(即工序顺序约束)、时间约束(如交货期)、目标约束(如交货期优先、加工时间优先)等需求和约束；另一方面，当任务优先级较高时，例如优先级在紧急或紧急以上的任务，根据智能设备池的实时状态，主动发现当前满足服务需求且空闲的智能设备，直接向指定智能设备发出服务请求，智能设备根据自身情况向该任务反馈是否同意接单。作为本步骤的一具体实施方式，任务层在发送任务前，依据任务的紧急情况进行分类，例如，将紧急或紧急以上的任务分为一类，而紧急以下的任务分为另一类。在发送紧急以下的任务时，发送至任务池进行存储，任务池的任务供设备层的智能设备进行抢单。在发送紧急或紧急以上的任务时，任务层通过查询设备池中各智能设备的信息，筛选出符合服务需求且当前为空闲状态的智能设备，将任务直接发送至该空闲状态的智能设备；空闲设备依据当前的状态判断是否接单，例如当当前设备处于检修状态或维护状态时，不接收任务，当当前设备处于能够进行任务处理的状态时，接收该任务。当设备不接单时，设备返回不处理该任务的信息，任务层重新选择空闲的设备发送该任务。S2、所述设备层接收所述任务层发送的任务或者查询任务池中的任务，所述设备层的智能设备对接收到的任务或查询到的任务进行筛选，所述智能设备将筛选出的任务加入待处理队列，所述智能设备将所述待处理队列发送至决策层并存储在设备池中；可选地，所述智能设备依据自身的属性、能力、状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能车间协同制造方法，其特征在于：包括任务层、决策层和设备层；/n所述任务层向所述设备层的空闲智能设备发送任务；或者，所述任务层向所述决策层发送任务并存储在任务池中；/n所述设备层接收所述任务层发送的任务或者查询任务池中的任务，所述设备层的智能设备对接收到的任务或查询到的任务进行筛选，所述智能设备将筛选出的任务加入待处理队列，所述智能设备将所述待处理队列发送至决策层并存储在设备池中；/n所述决策层查询所述任务池和设备池中的信息，并依据优化策略进行仲裁。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能车间协同制造方法，其特征在于：包括任务层、决策层和设备层；
所述任务层向所述设备层的空闲智能设备发送任务；或者，所述任务层向所述决策层发送任务并存储在任务池中；
所述设备层接收所述任务层发送的任务或者查询任务池中的任务，所述设备层的智能设备对接收到的任务或查询到的任务进行筛选，所述智能设备将筛选出的任务加入待处理队列，所述智能设备将所述待处理队列发送至决策层并存储在设备池中；
所述决策层查询所述任务池和设备池中的信息，并依据优化策略进行仲裁。


2.如权利要求1所述智能车间协同制造方法，其特征在于：所述任务层对任务进行优先级计算；
当任务的优先级高于预定值时，任务层将所述任务发送至智能设备；
当任务的优先级低于预定值时，任务层将所述任务存储至任务池。


3.如权利要求1所述智能车间协同制造方法，其特征在于：所述智能设备停机前对停机时间进行预测，并释放停机期间对应的任务。


4.如权利要求1所述智能车间协同制造方法，其特征在于：所述决策层依据任务层和设备层的实时信息确定优化策略为全局优化或...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡钢，陈志列，
申请(专利权)人：研祥智能科技股份有限公司，研祥智慧物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44