【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车间作业调度相关，更具体地，涉及一种机械手搬运的柔性作业车间调度方法及设备。
技术介绍
1、生产调度作为生产计划与控制里面的重要一环，成为众多企业争相改进的重要一点。生产调度的重要意义在于:现代工业企业，生产环节多，协作关系复杂，生产连续性强，情况变化快，某一局部发生故障，或某一措施没有按期实现，往往会波及整个生产系统的运行。因此，加强生产调度工作，对于及时了解、掌握生产进度，研究分析影响生产的各种因素，根据不同情况采取相应对策，使差距缩小或恢复正常是非常重要的。
2、经典作业车间调度问题(jsp)是指在满足约束条件的前提之下，对工件的加工顺序进行合理排序，通过安排n个工件在m个机器上的加工顺序，确定各个工件工序的开始和结束时间，以最小化最大加工时间，从而实现提高车间生产效率或降低能耗等具有实际应用价值的目的。考虑到更通用的实际情况，柔性作业车间调度问题(fjsp)允许工件的某些工序可以在多台机器上进行加工，使某些工序的可加工机器是一个可选的机器集合。
3、但传统的车间调度问题只是对工件的排产调度进行了计算，未考虑搬运设备和时间。现在的生产环境中，如果一个工件在加工时需要被运输搬运，可以使用agv小车或者机械手作为搬运设备。使用机械手作为搬运设备时，由于机械手同一时间只能搬运一个工件，多个工件需要被搬运的情况下，如果不将机械手的搬运时间计划加入到车间调度的计算结果中，工件的运输计划会造成拥堵的情况，严重的会影响每个工件的加工情况和整个加工进展，因此，提出一种调度方法去解决带机械手的车间调度方
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种机械手搬运的柔性作业车间调度方法及设备，其在重建工艺流程时针对每一个工艺流程，考虑了与相邻机器之间的机械手搬运问题，确保整个生产流程的高效运行，解决了带机械手的车间调度问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种机械手搬运的柔性作业车间调度方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤一，采集车间信息，所述车间信息包括工件数据、机器数据及机械手数据；
4、步骤二，将所述车间信息上传给柔性作业车间调度系统，并提供与外部设备的交互接口；
5、步骤三，基于所述柔性作业车间调度系统储存的数据初始化机械手对每个工件的搬运时间和机械手的作用范围，并将机械手加入到每个工件的工艺流程中以进行工艺流程的重建；
6、步骤四，确认重建的工艺流程的车间调度问题的目标函数和约束条件，以建立柔性作业车间调度模型；所述车间调度问题的表达式为：
7、startj,m≥0 (1)
8、startj,m+durj,m≤makespan (2)
9、startk,n+durk,n≤startj,m，for(k,n)＝precj,m (3)
10、[startj,m+durj,m≤startk,m]∨[startk,m+durk,m≤startj,m] (4)
11、式中，makespan为整个车间调度系统完成所有分配任务的完成时间，即最大完工时间；durj,m表示第j个工艺流程在第m个机器上的处理时间，或者说是加工时间；startj,m表示第j个工艺流程在第m个机器上的开始时间；precj,m表示，对工艺流程k和加工机器n来说，表示工艺流程(k，n)必须在(j，m)前完成，代表了加工的先后顺序；
12、步骤五，基于所述柔性作业车间调度系统读取到的参数，采用基于分段编码和领域搜索的遗传算法进行寻优计算，最终输出生产调度方案，并将机械手的搬运计划进行解码，以同时得到机械手和工件的甘特图和时间安排。
13、进一步地，工件数据包括件的种类、工件的工艺流程和工序数、每种工件的批数、工件的每道工艺流程能选择的机器和对应的加工时间；机器数据包括车间内所有能加工工件的机器数量、每台机器对每道工艺流程的加工种类和加工时间；机械手数据包括车间内所有能运输工件的机械手数量、每个机械手对每个工件的运输时间、每个机械手的搬运范围及范围内的所有机器。
14、进一步地，假设有r个机械手，每个机械手都管理一定范围，对于一个特定的工件j来说，j有n个工艺流程，分别为j1、j2、j3、…、jn；对该工艺流程进行重构，得到一批新的工艺流程，步骤如下：
15、p1：确定每个工艺流程j1、j2、j3、…、jn的可选机器，将各个机器列出并加入循环；
16、p2：循环所有列出的机器，判断相邻两个机器的可选机械手，在每两个机器之间加入机械手，需满足两个机器都在该机械手的搬运范围；
17、p3：得到新的工艺流程，具体为j1、r1、j2、r2、…、rn-1、jn，其中，r代表各个机械手，对于工件j来说，工艺流程的数量从n变为了2n-1个。
18、进一步地，工件的工艺流程中，每个机械手的部分都视为一个待加工机器，而搬运工件的步骤视为一个工艺流程。
19、进一步地，步骤五包括以下子步骤：
20、q1：采用分段式的编码方式对染色体进行编码，染色体部分分别为机器选择部分和工序排序部分；
21、q2：分别对机器选择部分和工序排序部分进行解码；
22、q3：染色体初始化；
23、q4：染色体变异；
24、q5：机器选择编码用均匀交叉，通过概率选择两个染色体对应部分是否互换；工序编码用pox基于工件优先顺序的交叉，选择两个染色体，并将工件集分为两份，复制染色体在第一份工件集里的位置和顺序，将另一个染色体剩余的工件按顺序填入子代中；
25、q6：判断是否满足最终迭代条件，如满足，则停止迭代并输出最优调度方案；如不满足，则进行锦标赛选择，每次从种群中选择k个个体，比较k个个体的适应度，将适应度高的个体插入交叉池，直到交叉池填满。
26、进一步地，染色体部分分别为机器选择部分和工序排序部分，机器选择部分中，染色体是按工序排列的机器编码，每一位都代表着工序的可选机器编号；工序排序部分中，染色体的顺序代表各个工件的工艺流程的顺序。
27、进一步地，机器选择部分从左往右依次读取并转换成机器顺序矩阵和时间顺序矩阵；工序排序部分依次读取后，通过工序插入式方法，得到工序排序的结果。
28、进一步地，染色体变异分为机器选择部分的变异和工序排序部分的变异；机器选择部分：最短加工机器变异，即随机对一工序重选最短加工时间的变异；工序排序部分：基于邻域搜索的变异，随机选择r个不同的基因，生成其排序的所有邻域，评价所有邻域的适应值。
29、本专利技术提供了一种机械手搬运的柔性作业车间调度系统，所述系统包括存储器及处理器，所述存储器储存有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行如上所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法。
30、本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：工件数据包括件的种类、工件的工艺流程和工序数、每种工件的批数、工件的每道工艺流程能选择的机器和对应的加工时间；机器数据包括车间内所有能加工工件的机器数量、每台机器对每道工艺流程的加工种类和加工时间；机械手数据包括车间内所有能运输工件的机械手数量、每个机械手对每个工件的运输时间、每个机械手的搬运范围及范围内的所有机器。
3.如权利要求1所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：假设有r个机械手，每个机械手都管理一定范围，对于一个特定的工件J来说，J有n个工艺流程，分别为J1、J2、J3、…、Jn；对该工艺流程进行重构，得到一批新的工艺流程，步骤如下：
4.如权利要求1所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：工件的工艺流程中，每个机械手的部分都视为一个待加工机器，而搬运工件的步骤视为一个工艺流程。
5.如权利要求1-4任一项所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在
6.如权利要求5所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：染色体部分分别为机器选择部分和工序排序部分，机器选择部分中，染色体是按工序排列的机器编码，每一位都代表着工序的可选机器编号；工序排序部分中，染色体的顺序代表各个工件的工艺流程的顺序。
7.如权利要求5所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：机器选择部分从左往右依次读取并转换成机器顺序矩阵和时间顺序矩阵；工序排序部分依次读取后，通过工序插入式方法，得到工序排序的结果。
8.如权利要求5所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：染色体变异分为机器选择部分的变异和工序排序部分的变异；机器选择部分：最短加工机器变异，即随机对一工序重选最短加工时间的变异；工序排序部分：基于邻域搜索的变异，随机选择r个不同的基因，生成其排序的所有邻域，评价所有邻域的适应值。
9.一种机械手搬运的柔性作业车间调度系统，其特征在于：所述系统包括存储器及处理器，所述存储器储存有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行权利要求1-8任一项所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现权利要求1-8任一项所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法。
...【技术特征摘要】
1.一种机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：工件数据包括件的种类、工件的工艺流程和工序数、每种工件的批数、工件的每道工艺流程能选择的机器和对应的加工时间；机器数据包括车间内所有能加工工件的机器数量、每台机器对每道工艺流程的加工种类和加工时间；机械手数据包括车间内所有能运输工件的机械手数量、每个机械手对每个工件的运输时间、每个机械手的搬运范围及范围内的所有机器。
3.如权利要求1所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：假设有r个机械手，每个机械手都管理一定范围，对于一个特定的工件j来说，j有n个工艺流程，分别为j1、j2、j3、…、jn；对该工艺流程进行重构，得到一批新的工艺流程，步骤如下：
4.如权利要求1所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：工件的工艺流程中，每个机械手的部分都视为一个待加工机器，而搬运工件的步骤视为一个工艺流程。
5.如权利要求1-4任一项所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：步骤五包括以下子步骤：
6.如权利要求5所述的机械手搬运的柔性作业车间调度方法，其特征在于：染色体部分分别为机器选择部分...
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