2018年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目问题B 智能RGV的动态调度策略
問(wèn)題B????智能RGV的動(dòng)態(tài)調(diào)度策略
圖1是一個(gè)智能加工系統(tǒng)的示意圖,由8臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床(Computer Number Controller,CNC)、1輛軌道式自動(dòng)引導(dǎo)車(Rail Guide Vehicle,RGV)、1條RGV直線軌道、1條上料傳送帶、1條下料傳送帶等附屬設(shè)備組成。RGV是一種無(wú)人駕駛、能在固定軌道上自由運(yùn)行的智能車。它根據(jù)指令能自動(dòng)控制移動(dòng)方向和距離,并自帶一個(gè)機(jī)械手臂、兩只機(jī)械手爪和物料清洗槽,能夠完成上下料及清洗物料等作業(yè)任務(wù)(參見(jiàn)附件1)。
圖1:智能加工系統(tǒng)示意圖
針對(duì)下面的三種具體情況:
(1)一道工序的物料加工作業(yè)情況,每臺(tái)CNC安裝同樣的刀具,物料可以在任一臺(tái)CNC上加工完成;
(2)兩道工序的物料加工作業(yè)情況,每個(gè)物料的第一和第二道工序分別由兩臺(tái)不同的CNC依次加工完成;
(3)CNC在加工過(guò)程中可能發(fā)生故障(據(jù)統(tǒng)計(jì):故障的發(fā)生概率約為1%)的情況,每次故障排除(人工處理,未完成的物料報(bào)廢)時(shí)間介于10~20分鐘之間,故障排除后即刻加入作業(yè)序列。要求分別考慮一道工序和兩道工序的物料加工作業(yè)情況。
請(qǐng)你們團(tuán)隊(duì)完成下列兩項(xiàng)任務(wù):
任務(wù)1:對(duì)一般問(wèn)題進(jìn)行研究,給出RGV動(dòng)態(tài)調(diào)度模型和相應(yīng)的求解算法;
任務(wù)2:利用表1中系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)的3組數(shù)據(jù)分別檢驗(yàn)?zāi)P偷膶?shí)用性和算法的有效性,給出RGV的調(diào)度策略和系統(tǒng)的作業(yè)效率,并將具體的結(jié)果分別填入附件2的EXCEL表中。
表1:智能加工系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)的3組數(shù)據(jù)表? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 時(shí)間單位:秒
| 系統(tǒng)作業(yè)參數(shù) | 第1組 | 第2組 | 第3組 |
| RGV移動(dòng)1個(gè)單位所需時(shí)間 | 20 | 23 | 18 |
| RGV移動(dòng)2個(gè)單位所需時(shí)間 | 33 | 41 | 32 |
| RGV移動(dòng)3個(gè)單位所需時(shí)間 | 46 | 59 | 46 |
| CNC加工完成一個(gè)一道工序的物料所需時(shí)間 | 560 | 580 | 545 |
| CNC加工完成一個(gè)兩道工序物料的第一道工序所需時(shí)間 | 400 | 280 | 455 |
| CNC加工完成一個(gè)兩道工序物料的第二道工序所需時(shí)間 | 378 | 500 | 182 |
| RGV為CNC1#,3#,5#,7#一次上下料所需時(shí)間 | 28 | 30 | 27 |
| RGV為CNC2#,4#,6#,8#一次上下料所需時(shí)間 | 31 | 35 | 32 |
| RGV完成一個(gè)物料的清洗作業(yè)所需時(shí)間 | 25 | 30 | 25 |
注:每班次連續(xù)作業(yè)8小時(shí)。
附件1:智能加工系統(tǒng)的組成與作業(yè)流程
1.系統(tǒng)的場(chǎng)景及實(shí)物圖說(shuō)明
在附圖1中,中間設(shè)備是自帶清洗槽和機(jī)械手的軌道式自動(dòng)引導(dǎo)車RGV,清洗槽每次只能清洗1個(gè)物料,機(jī)械手臂前端有2個(gè)手爪,通過(guò)旋轉(zhuǎn)可以先后各抓取1個(gè)物料,完成上下料作業(yè)。兩邊排列的是CNC,每臺(tái)CNC前方各安裝有一段物料傳送帶。右側(cè)為上料傳送帶,負(fù)責(zé)為CNC輸送生料(未加工的物料);左邊為下料傳送帶,負(fù)責(zé)將成料(加工并清洗完成的物料)送出系統(tǒng)。其他為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的輔助設(shè)備。
?附圖一? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 附圖二
? ? ? ? ? ?附圖三? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 附圖四
在附圖3左圖中,機(jī)械臂前端上方手爪抓有1個(gè)生料A,CNC加工臺(tái)上有1個(gè)熟料B。RGV機(jī)械臂移動(dòng)到CNC加工臺(tái)上方,機(jī)械臂下方空置的手爪準(zhǔn)備抓取熟料B,在抓取了熟料B后即完成下料作業(yè)。
在附圖3右圖中,RGV機(jī)械臂下方手爪已抓取了CNC加工臺(tái)上的熟料B抬高手臂,并旋轉(zhuǎn)手爪,將生料A對(duì)準(zhǔn)加工位置,安放到CNC加工臺(tái)上,即完成上料作業(yè)。
?
2.系統(tǒng)的構(gòu)成及說(shuō)明
智能加工系統(tǒng)由8臺(tái)CNC、1臺(tái)帶機(jī)械手和清洗槽的RGV、1條RGV直線軌道、1條上料傳送帶和1條下料傳送帶等附屬設(shè)備構(gòu)成。
(1)CNC:在上料傳送帶和下料傳送帶的兩側(cè)各安裝4臺(tái)CNC,等距排列,每臺(tái)CNC同一時(shí)間只能安裝1種刀具加工1個(gè)物料。
如果物料的加工過(guò)程需要兩道工序,則需要有不同的CNC安裝不同的刀具分別加工完成,在加工過(guò)程中不能更換刀具。第一和第二道工序需要在不同的CNC上依次加工完成,完成時(shí)間也不同,每臺(tái)CNC只能完成其中的一道工序。
(2)RGV:RGV帶有智能控制功能,能夠接收和發(fā)送指令信號(hào)。根據(jù)指令能在直線軌道上移動(dòng)和停止等待,可連續(xù)移動(dòng)1個(gè)單位(兩臺(tái)相鄰CNC間的距離)、2個(gè)單位(三臺(tái)相鄰CNC間的距離)和3個(gè)單位(四臺(tái)相鄰CNC間的距離)。RGV同一時(shí)間只能執(zhí)行移動(dòng)、停止等待、上下料和清洗作業(yè)中的一項(xiàng)。
(3)上料傳送帶:上料傳送帶由4段組成,在奇數(shù)編號(hào)CNC1#、3#、5#、7#前各有1段。由系統(tǒng)傳感器控制,只能向一個(gè)方向傳動(dòng),既能連動(dòng),也能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。
(4)下料傳送帶:下料傳送帶由4段組成,在偶數(shù)編號(hào)CNC2#、4#、6#、8#前各有1段。由傳感器控制,只能向同一個(gè)方向傳動(dòng),既能連動(dòng),也能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。
3. 系統(tǒng)的作業(yè)流程
(1)智能加工系統(tǒng)通電啟動(dòng)后,RGV在CNC1#和CNC2#正中間的初始位置,所有CNC都處于空閑狀態(tài)。
(2)在工作正常情況下,如果某CNC處于空閑狀態(tài),則向RGV發(fā)出上料需求信號(hào);否則,CNC處于加工作業(yè)狀態(tài),在加工作業(yè)完成即刻向RGV發(fā)出需求信號(hào)。
(3)RGV在收到某CNC的需求信號(hào)后,它會(huì)自行確定該CNC的上下料作業(yè)次序,并依次按順序?yàn)槠渖舷铝献鳂I(yè)。根據(jù)需求指令,RGV運(yùn)行至需要作業(yè)的某CNC處,同時(shí)上料傳送帶將生料送到該CNC正前方,供RGV上料作業(yè)。
RGV為偶數(shù)編號(hào)CNC一次上下料所需時(shí)間要大于為奇數(shù)編號(hào)CNC一次上下料所需時(shí)間。
(4)在RGV為某CNC完成一次上下料作業(yè)后,就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械臂,將一只機(jī)械手上的熟料移動(dòng)到清洗槽上方,進(jìn)行清洗作業(yè)(只清洗加工完成的熟料)。
具體過(guò)程:首先用另一只機(jī)械手抓取出清洗槽中的成料、轉(zhuǎn)動(dòng)手爪、放入熟料到清洗槽中,然后轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械臂,將成料放到下料傳送帶上送出系統(tǒng)。這個(gè)作業(yè)過(guò)程所需要的時(shí)間稱為RGV清洗作業(yè)時(shí)間,并且在這個(gè)過(guò)程中RGV不能移動(dòng)。
熟料在清洗槽中的實(shí)際清洗時(shí)間是很短的,遠(yuǎn)小于機(jī)械手將成料放到下料傳送帶上的時(shí)間。
(5)RGV在完成一項(xiàng)作業(yè)任務(wù)后,立即判別執(zhí)行下一個(gè)作業(yè)指令。此時(shí),如果沒(méi)有接到其他的作業(yè)指令,則RGV就在原地等待直到下一個(gè)作業(yè)指令。
某CNC完成一個(gè)物料的加工作業(yè)任務(wù)后,即刻向RGV發(fā)出需求信號(hào)。如果RGV沒(méi)能即刻到達(dá)為其上下料,該CNC就會(huì)出現(xiàn)等待。
(6)系統(tǒng)周而復(fù)始地重復(fù)(3)至(5),直到系統(tǒng)停止作業(yè),RGV回到初始位置。
相關(guān)算法:
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
遺傳算法
貪婪算法
蒙特卡洛
最優(yōu)化
最短路徑問(wèn)題
排隊(duì)論
動(dòng)態(tài)規(guī)劃
多元統(tǒng)計(jì)分析
版權(quán)聲明:本文為博主原創(chuàng)文章,未經(jīng)博主允許不得轉(zhuǎn)載。 https://blog.csdn.net/Linrena/article/details/82718349
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的2018年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目问题B 智能RGV的动态调度策略的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
- 上一篇: R软件下载分享
- 下一篇: Matlab学习一本通,matlab基础