一种舰船关重件集成化加工的调度控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种舰船关重件集成化加工的调度控制方法、装置及系统，所述舰船关重件集成化加工的调度控制方法、装置及系统混合使用常规型、紧凑型、边缘型等安装布局方法在舰船关重件车间进行子加工系统的安装；以不同加工工艺的生产效率差值最小化为目标，确定每道工序所分配的最优车床数量；将生成的CNC链接网络技术应用于确定每台机床安装的具体位置；将循环内加工效率值用于进行信息素更新过程；动态更新四象限禁忌表，允许部分机床在特定情形下被临时解禁等。本发明专利技术可为舰船关重件车间集成化生产加工提供指导作用，并有效加强生产线的鲁棒性，提高生产效率，帮助船企取得更高效益。益。益。

【技术实现步骤摘要】
一种舰船关重件集成化加工的调度控制方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及船舶与海工装备制造
，尤其涉及一种舰船关重件集成化加工的调度控制方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术的发展，船舶关重件的生产也逐步向精细化、智能化、集成化方向迈近，作为一种船舶关重件车间物料处理装置，有轨制导机器人的应用也越来越广泛，然而，传统的有轨制导机器人普遍采用先来先服务的调度控制方法进行规划调度，导致系统加工生产效率水平受限，为了提升车间整体的加工生产效率水平，需要让舰船关重件集成化加工车间内的计算机数控机床、上下料传送带、有轨制导机器人及其运行轨道等装置设施都在系统的统一调配下紧密配合、共同协作。
[0003]综上所述，现代舰船关重件集成化加工车间中对于有轨制导机器人的调度方法及系统对于生产线的稳定性、生产加工效率、环境客观因素、生产具体要求尚缺乏有效的解决办法。
[0004]因此，有必要提供一种舰船关重件集成化加工的调度控制方法、装置及系统以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舰船关重件集成化加工的调度控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：根据加工车间的场地实际情况，确定该车间内多个子加工系统的安装位置和状态，从而在指定位置为每个子加工系统安装用于对舰船关重件执行加工操作的计算机数控机床及有轨制导机器人、上下料传送带、电力供应装置、有轨制导机器人运行轨道、控制设备设施等有关附属设备；S2：根据要加工的舰船关重件的加工工件信息，为每台计算机数控机床分配一种加工工艺，并为每台计算机数控机床安装该加工工艺所需的加工刀具；S3：每个子加工系统内的计算机数控机床的刀具全部安装完成后，系统会根据状态信息对该子加工系统内的有轨制导机器人进行预调度，并将调度方案转化为控制指令，并发送给对应的有轨制导机器人；S4：子加工系统就绪并开始工作后，有轨制导机器人将逐条执行系统下达的控制指令，控制指令包含移动、上下料、清洗、等待等指令类型，有轨制导机器人将不断执行系统下达的控制指令，直至系统进入停机状态为止。2.根据权利要求1所述的舰船关重件集成化加工的调度控制方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：在加工车间中，首先使用常规型布局在车间内安装子加工系统，不同子加工系统内所包含的计算机数控机床数量可以不相同；剩余空间中，使用常规型布局仅安装一个子加工系统时的空间有显著浪费的、安装两个子加工系统时空间却不足的，使用紧凑型布局的安装方法代替常规型布局的安装方法；对于临近建筑物墙体、需要改变机器人轨道方向的，使用边缘型布局的安装方法代替常规型布局的安装方法；在该方法中，车间主管人员认为确有需要的情形下，可不再使用常规型布局的安装方法，而完全使用紧凑型布局和边缘型布局两种方式对子加工系统进行安装。3.根据权利要求1所述的舰船关重件集成化加工的调度控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据如下步骤确定每个子加工系统内的机床加工刀具安装方法：步骤3
‑
1：以不同类型的机床生产效率差值最低为目标，在每个子加工系统中，为每种加工工艺确定最合适的计算机数控机床数量；步骤3
‑
2：找到一个未确定机床加工刀具安装方法的子加工系统，查找是否存在已经处理过的任意子加工系统，满足所加工的工件类型及子加工系统状态信息完全一致，如有，则按与之相同的方案直接进行机床加工刀具安装，并转步骤3
‑
2，否则，转步骤3
‑
3；步骤3
‑
3：对于正在处理的子加工系统，按步骤3
‑
1中得出的每种加工工艺最合适的计算机数控机床数量，列出该子加工系统所有可能的机床加工刀具安装方法；步骤3
‑
4：依次处理按步骤3
‑
3方法所列出的所有机床加工刀具安装方法，处理每种机床加工刀具安装方法时，将每台机床与其他安装有不同种类加工刀具的机床两两相连，使得在连接线总数量最小的情况下，每台机床至少被连接一次，且任意两台同类型的机床被连接次数的差值小于等于1，将按该方法得到的无向图称为此子加工系统的CNC链接网络；步骤3
‑
5：依次处理按步骤3
‑
4方法得到的所有CNC链接网络，为CNC链接网络中的每条边赋权值，对于任意一条边，将有轨制导机器人从一端到达另一端的移动过程中所花费的时长作为该边的权值，由于有轨制导机器人在轨道上转弯时速度会下降，因此，移动操作所花费的时长同时与移动距离及子系统安装布局有关，经此方法处理后得到的CNC链接网络转变为带权无向图；
步骤3
‑
6：依次处理按步骤3
‑
5方法得到的所有CNC链接网络，处理时，对当前正在处理的CNC关联网络中所有边的权值求和，全部处理结束后，选出权值之和最小的CNC关联网络，按该CNC关联网络所记录的机床加工刀具安装方法对其所属的子加工系统进行机床加工刀具安装，安装完成后，寻找下一个未确定机床加工刀具安装方法的子加工系统，若有，则转步骤3
‑
2，否则结束，并将每台机床的类型存储在系统的机床类型表中。4.根据权利要求3所述的舰船关重件集成化加工的调度控制方法，其特征在于，所述步骤3
‑
1中，根据如下公式计算每种加工工艺所分配的计算机数控机床数量：其中，n
I
为装有首道加工工艺所需刀具的I类计算机数控机床数量，nⅡ为装有后续加工工艺所需刀具的Ⅱ类计算机数控机床数量，类计算机数控机床数量，分别为Ⅰ类机床中位于上料传送带一侧和下料传送带一侧的数量，分别表示机床在上料传送带一侧和下料传送带一侧的上下料操作所花时间，分别表示I类和Ⅱ类机床执行物料加工所花的时间，t
w
为有轨制导机器人执行一次物料清洗操作所花费的时间，eff
I
和eff
II
分别定义为Ⅰ类机床和Ⅱ类机床生产效率，eff
D
为不同类型机床的生产效率差值。5.根据权利要求1所述的舰船关重件集成化加工的调度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据如下步骤逐个确定每个子加工系统内的有轨制导机器人调度方案：步骤5
‑
1：将任意两台分别位于轨道两侧的相邻机床间的位置记录为一个可停靠位点，子加工系统内所有可停靠位点构成一个真实点集N
T
，并将真实点集N
T
中的所有点两两相连，得到真实边集A
T
，为每条边赋权值，具体权值为有轨制导机器人从该边所连接的一个可停靠位点移动到另一个可停靠位点所花费的时间，真实点集N
T
与真实边集A
T
按公式G
T
＝(N
T
,A
T
)构成真实图G
T
，按该方法得到的真实图G
T
为带权无向图；步骤5
‑
2：将子加工系统内的所有机床一一映射到抽象点集N
V
内，并依次从抽象点集N
V
中的每个点出发，将其连接到与该机床相邻的一个可停靠位点，随后，依次从真实点集N
T
中的一个可停靠位点出发，将其连接到与该可停靠位点相邻的多台机床，依该方法得到抽象边集A
V
，为抽象边集A
V
中的每条边赋权值，具体权值由如下公式确定：其中，i和j分别表示入点和出点的标号，t
li
表示有轨制导机器人在位置i对机床完成一次上下料操作所需时间，t
wi
表示有轨制导机器人对从编号为i的机床上取下的熟料进行清洗所花费的时间，特别地，对于处理第一道加工工艺的机床，若转交下道工序加工前确实无
需清洗的，可置为0，抽象点集N
V
与抽象边集A
V
按公式G
V
＝(N
V
,A
V
)构成抽象图G
V
，按该方法得到的抽象图G
V
为带权有向图；步骤5
‑
3：按如下公式得到超二维带权混合图G：G＝(N,A)＝(N
V
∪N
T
,A
V
∪A
T
)＝G
V
∪G
T
随后，使用标准Floyd算法处理图G，得到超二维距离矩阵D；步骤5
‑
4：利用超二维距离矩阵D和加工工艺信息、子加工系统状态信息初始化蚂蚁种群、信息素浓度矩阵、四象限禁忌表，并将当前迭代次数NI置为0；步骤5
‑
5：每次迭代开始后，首先为所有蚂蚁随机分配一个出发机床编号；步骤5
‑
6：对正在处理的一只蚂蚁，按四象限禁忌表规则列出当前可访问的机床列表allowed
k
，其中k为当前蚂蚁的编号，通过下式计算蚂蚁选择每台机床的概率：式中，表示t时刻时蚂蚁k从机床i转移到机床j的概率，τ
ij
表示t时刻在i和j两机床间路径上残留的信息素量，m
i
j(t)表示t时刻有轨制导机器人由机床i转移到机床j所花费的时间，α、β分别为信息素权重参数及启发式信息权值参数；步骤5
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜元昊，高尚，于化龙，王琦，郑尚，段继聪，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：