多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法及系统，包括：步骤S1：实时采集现场数据，包括：加工设备实时信息、物流设备实时信息、装卸站实时信息、缓存站实时信息以及工件状态实时信息；步骤S2：基于实时采集到的现场数据以及配置的产品工艺进行设备分配任务调度以及物流任务调度；步骤S3：将物流任务调度结果发送至物流设备上，物流设备根据接收到的物流任务调度指令自动运行；步骤S4：加工设备根据设备分配任务调度结果对相应的加工任务进行工件加工。果对相应的加工任务进行工件加工。果对相应的加工任务进行工件加工。

【技术实现步骤摘要】
多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法及系统
[0001]

本专利技术涉及柔性多任务调度
，具体地，涉及多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法及系统，更为具体地，涉及多品种小批量重型装备零部件成线机加工柔性制造调度与执行方法及系统。

技术介绍

[0002]机加工车间是典型的多品种、小批量离散生产模式，生产管理过程中普遍存在以下管理难点：1、工艺路线灵活，任务调度难度大：同一加工工序的机床可以有多台；2、生产过程动态多变：分内外部因素，外部因素如订单需求量和订单交货期、新订单的插入、原材料短缺等；内部因素如工艺变更、机器故障等因素；3、车间现场生产调整困难：由于动态多变的存在，以及车间内部生产过程在不断流动，难以实时掌握最新的动态信息，生产过程的动态调整十分困难。
[0003]4、换产困难：不同规格的产品需要换产时，需要停机人工调整设备参数，耗费加工时间，且容易出错。
[0004]基于以上机加工行业的痛点，在经过多轮市场调研，基于机床生产制造团队、电气控制团队、软件研发团队的综合讨论，提出模块化、成组和产线可重构的多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法，并将该方法开发为现场可执行的柔性制造调度与执行系统，该系统解决以下问题：1、设备产能最大化：充分利用设备，最大化产线综合利用效率；2、高度协同：界定控制层次，保证各自动化装备与业务的高度协同；3、无停机换产：FMS柔性调度系统中可通过产品、工艺、NC等资源可视化调整，实现无停机换产；4、混线生产：支持不同规格的产品同时在线制造。r/>[0005]专利文献CN111679637B（申请号：202010476027.3）公开了一种制造系统中柔性多任务调度方法，以任务的时间限制和质量限制为约束条件，以最小化总能耗及工作负载均衡为目标，建立双目标优化模型。分阶段首先对服务分配向量进行迭代处理，然后生成子任务顺序向量并进行迭代处理，最后针对服务分配向量和子任务顺序向量进行处理，在经过前两个阶段已经缩小的搜索空间中同时考虑服务分配和子任务顺序，以在质量和完成时间的约束下，权衡总能耗和工作负载均衡。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法及系统。
[0007]根据本专利技术提供的一种多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法，包括：步骤S1：实时采集现场数据，包括：加工设备实时信息、物流设备实时信息、装卸站实时信息、缓存站实时信息以及工件状态实时信息；步骤S2：基于实时采集到的现场数据以及配置的产品工艺进行设备分配任务调度以及物流任务调度；步骤S3：将物流任务调度结果发送至物流设备上，物流设备根据接收到的物流任务调度指令自动运行；步骤S4：加工设备根据设备分配任务调度结果对相应的加工任务进行工件加工。
[0008]优选地，所述配置的产品工艺是在柔性调度与执行系统中配置加工产品中每一个工序所需要的加工设备、加工设备中用来切削工件的刀具信息、加工设备中用来固定和夹紧工件的的托盘信息和夹具信息、物流设备、机床加工程序以及质检参数信息。
[0009]优选地，所述加工任务为将接收到的加工工单按照工序和订单数量拆分为最小的可执行加工任务。
[0010]优选地，所述步骤S2采用：步骤S2.1：以加工设备利用率最大化为目标计算现有可分配任务所需要的加工设备，并将最匹配的任务预分配给相应的加工设备；步骤S2.2：基于实时采集到的现场数据以最短运输路径为目标计算产线当前最优的物流任务。
[0011]优选地，所述步骤S2.1采用：步骤S2.1.1：获得加工设备上可分配的任务列表，基于当前加工设备上可分配的任务列表形成优先加工任务列表和一般加工任务列表；步骤S2.1.2：根据任务优先级分配相应的加工设备，当不存在优先级后，则计算每个任务的辅助时间，并将辅助时间最短的加工任务设为当前最匹配的任务分配给相应的加工设备。
[0012]优选地，所述步骤S2.2采用：步骤S2.2.1：获得当前物流任务池，并基于物流优先级和先进先出原则获得最优先任务；步骤S2.2.2：基于最优先任务，根据任务关联规则以及产线实时状态数据获取当前最优先任务的关联任务；步骤S2.2.3：基于当前最优先任务以及当前最优先任务的关联任务，根据任务合并规则以及产线实时状态数据获取当前可合并任务；步骤S2.2.4：基于当前关联任务以及可合并任务生成最终的执行任务；并将当前生成最终的执行任务分配给相应的物流设备，执行完毕后反馈并更新任务池数据；所述任务关联规则是某一台设备上可以同时执行的任务为关联任务；所述任务合并规则是当前装卸站上料任务的工件SN与关联任务中上料任务的工件SN匹配时为合并任务。
[0013]优选地，在工件加工过程中，对加工设备的执行状况和资源进行监控，当产线中某台设备、装卸站或缓存站发生异常时，则进行异常报警处理，并将当前有异常的设备、装卸
站或缓存站进行离线处理，离线处理的设备、装卸站或缓存站不参与调度，不影响其他设备、装卸站或缓存站的正常运转。
[0014]根据本专利技术提供的一种多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行系统，包括：模块M1：实时采集现场数据，包括：加工设备实时信息、物流设备实时信息、装卸站实时信息、缓存站实时信息以及工件状态实时信息；模块M2：基于实时采集到的现场数据以及配置的产品工艺进行设备分配任务调度以及物流任务调度；模块M3：将物流任务调度结果发送至物流设备上，物流设备根据接收到的物流任务调度指令自动运行；模块M4：加工设备根据设备分配任务调度结果对相应的加工任务进行工件加工。
[0015]优选地，所述配置的产品工艺是在柔性调度与执行系统中配置加工产品中每一个工序所需要的加工设备、加工设备中用来切削工件的刀具信息、加工设备中用来固定和夹紧工件的的托盘信息和夹具信息、物流设备、机床加工程序以及质检参数信息；所述加工任务为将接收到的加工工单按照工序和订单数量拆分为最小的可执行加工任务。
[0016]优选地，所述模块M2采用：模块M2.1：以加工设备利用率最大化为目标计算现有可分配任务所需要的加工设备，并将最匹配的任务预分配给相应的加工设备；模块M2.2：基于实时采集到的现场数据以最短运输路径为目标计算产线当前最优的物流任务；所述模块M2.1采用：模块M2.1.1：获得加工设备上可分配的任务列表，基于当前加工设备上可分配的任务列表形成优先加工任务列表和一般加工任务列表；模块M2.1.2：根据任务优先级分配相应的加工设备，当不存在优先级后，则计算每个任务的辅助时间，并将辅助时间最短的加工任务设为当前最匹配的任务分配给相应的加工设备；所述模块M2.2采用：模块M2.2.1：获得当前物流任务池，并基于物流优先级和先进先出原则获得最优先任务；模块M2.2.2：基于最优先任务，根据任务关联规则以及产线实时状态数据获取当前最优先任务的关联任务；模块M2.2.3：基于当前最优先任务以及当前最优先任务的关联任务，根据任务合并规则以及产线实时状态数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法，其特征在于，包括：步骤S1：实时采集现场数据，包括：加工设备实时信息、物流设备实时信息、装卸站实时信息、缓存站实时信息以及工件状态实时信息；步骤S2：基于实时采集到的现场数据以及配置的产品工艺以加工设备利用率最大化为目标进行设备分配任务调度以及物流任务调度；步骤S3：将物流任务调度结果发送至物流设备上，物流设备根据接收到的物流任务调度指令自动运行；步骤S4：加工设备根据设备分配任务调度结果对相应的加工任务进行工件加工。2.根据权利要求1所述的多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法，其特征在于，所述配置的产品工艺是在柔性调度与执行系统中配置加工产品中每一个工序所需要的加工设备、加工设备中用来切削工件的刀具信息、加工设备中用来固定和夹紧工件的托盘信息和夹具信息、物流设备、机床加工程序以及质检参数信息。3.根据权利要求1所述的多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法，其特征在于，所述加工任务为将接收到的加工工单按照工序和订单数量拆分为最小的可执行加工任务。4.根据权利要求1所述的多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法，其特征在于，所述步骤S2采用：步骤S2.1：以加工设备利用率最大化为目标计算现有可分配任务所需要的加工设备，并将最匹配的任务预分配给相应的加工设备；步骤S2.2：基于实时采集到的现场数据以最短运输路径以及设备利用率最大化为目标计算产线当前最优的物流任务。5.根据权利要求4所述的多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法，其特征在于，所述步骤S2.1采用：步骤S2.1.1：获得加工设备上可分配的任务列表，基于当前加工设备上可分配的任务列表形成优先加工任务列表和一般加工任务列表；步骤S2.1.2：根据任务优先级分配相应的加工设备，当不存在优先级后，则计算每个任务的辅助时间，并将辅助时间最短的加工任务设为当前最匹配的任务分配给相应的加工设备；所述辅助时间是对产线现状的实时数据进行实时计算和分析，基于包括刀具更换时间、托盘更换时间以及夹具更换时间计算得到。6.根据权利要求4所述的多品种小批量混线机加工柔性制造调度与执行方法，其特征在于，所述步骤S2.2采用：步骤S2.2.1：获得当前物流任务池，并基于物流优先级和先进先出原则获得最优先任务；步骤S2.2.2：基于最优先任务，根据任务关联规则以及产线实时状态数据获取当前最优先任务的关联任务；步骤S2.2.3：基于当前最优先任务以及当前最优先任务的关联任务，根据任务合并规则以及产线实时状态数据获取当前可合并任务；步骤S2.2.4：基于当前关联任务以及可合并任务生成最终的执行任务；并将当前生成
最终的执行任务分配给相应的物流设备，执行完毕后反馈并更新任务池数据；所述任务关联规则是某一台设备上可以同时执行的任务为关联任务；所述任务合并规则是当前装卸站上料任务的工件SN与关联任务中上料任务的工件SN匹配时为合并任务。7.根据权利要求1所述的多品种小批量混线机加工柔性制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，陈耀峰，张宝丰，周沈淼，马慧辰，安静梅，赵子逸，乔文俊，
申请(专利权)人：上海交大智邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：