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。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。