一種基于超立方算法的車間物流規劃方法
【專利摘要】本發明主要面向具有多變性、多重性、嵌套性特征的高端特種裝備復雜制造系統，公開了一種基于超立方鏈接算法的車間作業規劃方法，實現了全域物流作業的多任務協同規劃調度，解決因生產組織形態重構所要求的物流作業動態規劃不實時調度自我響應不傳導敏化的關鍵理論技術問題。
【專利說明】一種基于超立方算法的車間物流規劃方法
【技術領域】
[0001]本發明公開一種車間物流的規劃方法，具體涉及利用超立方鏈接算法對車間物流進行實時動態規劃的方法。
【背景技術】
[0002]在高端裝備復雜制造系統中，由于存在多型號品種、多工藝序列、多精度配合的零部件加工、裝配、檢驗、倉儲等，要求車間的生產組織形態必須適應可變的作業過程。針對這種需求，可重構系統應運而生。可重構制造系統就是一種能夠在需要的時間，根據生產需求以及系統內部的變化，在充分利用現有制造資源的基礎上，快速提供合適生產能力和功能的制造系統。目前對于可重構制造系統的研究，主要集中在面向系統級重構和面向生產資源級重構，面向生產資源的重構研究主要集中在將可重構機床重構成具備新的制造功能的機床，而面向系統的可重構研究主要集中在指以機器為模塊進行制造系統的重構。針對后者，可重構制造系統利用AGV(自動導航小車)的循跡特點進行生產組織形態的重組，目前這方面研究集中在AGV本身技術以及AGV作業規劃調度方面。
[0003]對于復雜制造系統，其車間作業調度路徑的拓撲結構可以有多種選擇，其算法主要解決的是AGV小車從起點到目標點的路徑問題，主要有狀態空間法、神經網絡法、柵格法、免疫網絡算法、粒子群算法和遺傳算法等。
[0004]但是，現有的拓撲規劃理論和算法普遍存在著以下問題:
[0005](I)由于車間作業調度問題，以及與之相伴的物流作業規劃問題的高度復雜性和計算的局限性，目前還沒有一種理論方法能完全解決多目標、多約束的規劃調度問題；
[0006](2)目前，多數關于車間作業調度的研究，大都側重在有關任務動態平衡的規劃理論方面，極少涉及可重構物流作業形態的路徑實時規劃不動態調度方面的研究；
[0007](3)由不少作業規劃算法衍生的調度控制，大都依賴系統的輸出/輸出來進行決策，而許多復雜制造系統的物流規劃調度往往需要過程決策，加工作業與物流作業之間往往要求協同調控；
[0008](4)大多數路徑算法都是建立在基于圖論等的電子地圖上的搜索算法，對于復雜可重構制造系統，電子地圖的頻繁修改給全域循跡帶來巨大的計算負擔。
[0009]因此，研究探索能夠快速響應生產形態變化和過程決策傳導的作業規劃調度理論是復雜制造系統實現可重構的重點和難點
【發明內容】
[0010]本發明所要解決的技術問題是高端裝備的復雜制造系統如何對車間作業進行多任務協同動態調度。
[0011]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:抽取超立方體的一個胞粒作為基本立方體，利用其八個角點可以通過多條路徑互連的特性，可將每個角點定義成加工工位，倉儲貨架等基本制造單元，再通過一定的規則定義各個角點之間的鏈接路徑，當加工工位或倉儲貨架之間存在并行協同的作業流程時，可通過上述規則對作業流程進行規劃。
[0012]本發明的有益效果是:本發明避免了以往算法的全域循跡所帶來的繁重計算，并對全域作業實現了實時動態調度。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0013]設兩個相鄰角點的連接為一個鏈接語句，并以“面”為基本單元，如圖1a中0-1-2-3的上平面和4-5-6-7的下平面。如果把一個鏈接語句，定義成兩個角點連接的“鏈接閥”，則一個基面四個角點的兩兩互連，可用圖1b的鏈接展開圖來表示。同時，第一平面的每一個角點都可以與第二平面的任一角點相連且每一種鏈接方式都有唯一展開圖與之對應。如用圖1a所示的角點3和角點4之間的連線，將立方體上下兩基面連接起來，我們便可得到一種如圖2所示的立方體角點鏈接展開圖。將單個胞粒上下疊加，并以此種方式進行定義。
[0014]具體實施方法
[0015]在上述執行過程中，角點之間的鏈接規則基于以下幾個設定:
[0016]1.設鏈接語句函數式為link(x，y)，x為起始角點值，y為終止角點值，并用三位二進制表示X，y ；
[0017]2.設Box(i，j)為超立方角點鏈接閥，它的狀態對應于鏈接語句link(x，y)的“位”狀態值，貝1J可得出 link (X, y) = [Box (x, J) Box (i, j)…Box (I, y)]；
[0018]3.設鏈接語句的運算規則為二進制的“位加”運算，即兩個二進制同位相加后取其個位的值；
[0019]4.由上述介紹得知，兩角點之間時常存在多條鏈接路徑，因此存在路徑最優問題，引入距離估價函數以取得最優解。引入笛卡爾坐標系，保存每個角點的坐標值。估價函數形式:
[0020]
【權利要求】
1.一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:抽取超立方的單個胞粒為基本立方體，將其各個角點對應于不同的工位。
2.如權利要求1所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:將基本立方體的每一個面作為基本單元，進行規則定義，并將并給出各個角點的鏈接圖。
3.如權利要求1和權利要求2所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:第一基面上角點之間的鏈接閥組成為角點O和角點I組成一個鏈接閥，角點O在上，角點I在下；角點O和角點2組成一個鏈接閥,角點O在上,角點2在下；角點I和角點3組成一個鏈接閥，角點I在上，角點3在下；角點2和角點3組成一個鏈接閥，角點2在上，角點3在下；其他基面以此類推。
4.如權利要求1和權利要求3所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:第一基面的各鏈接閥排列方法為:共兩行三列，角點O和角點I組成的鏈接閥位于第一行第一列；角點O和角點2組成的鏈接閥位于第一行第二列；角點I和角點3組成的鏈接閥位于第二行第二列；角點2和角點3組成的鏈接閥位于第二行第三列。
5.如權利要求1所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:判斷任務的起始和終止基面的公式為:判斷n-(k-l) X4的指是否小于4，其中η為角點值，k為對應的基面。
6.如權利要求1所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:角點之間的鏈接規則設定為link (x, y) [Box(x, j)Box(i, j)…Box(l, y)]。
7.如權利要求1和要求6所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:角點之間鏈接規則設定的link(x, y)中的x是指起始角點的值，y是指終止角點的值，兩者用三位二進制表示。
8.如權利要求1和要求6所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:角點之間鏈接規則設定的boX(X，y)是指超立方角點鏈接閥，它的狀態對應于鏈接語句link(x, y)的“位”狀態值。
9.如權利要求1和要求6所述的一種基于超立方鏈接算法的車間作業調度方法，其特征是:鏈接語句的運算規則為二進制的“位加”運算，即兩個二進制同位相加后取其個位的值。
【文檔編號】G06Q10/04GK104050511SQ201310078594
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月13日 優先權日:2013年3月13日
【發明者】龍偉, 高健, 李炎炎 申請人:龍偉, 高健, 李炎炎