車間故障動態調度仿真與應用

李夢琳　馬雯秋　周潤澤

摘要：本文圍繞著智能RGV的動態調度問題進行研究。針對發生故障時物料加工作業情況，以兩道工序情況下求得的最優序列為基礎，建立模擬故障模型，從而得到新的最優序列，并利用 Tecnomatix Plant Simulation 13軟件仿真來檢驗故障發生時所求結果的正確性。

關鍵詞：最優序列;智能RGV;仿真

1 模型的假設

1.假設當總的加工時間超過8小時時，必須當所有物料都加工完畢后才停止加工;

2.假設當RGV同一時間接收到多個信號時會根據一定的調度策略進行選擇;

3.假設當物料的任意一道工序加工完成后就會進行清洗;

4.假設RGV每一次加工過程都有1%的可能性發生故障，且故障在加工時間內等可能發生;

5.假設題目中所給的數據真實可靠。

2 發生故障情況下模型的建立與求解

模擬故障模型的建立由于故障的發生是一個隨機過程，我們無法確定在加工的所有循環周期內，在第幾輪加工作業中有CNC發生故障，也無法確定是第幾臺CNC發生了故障，且一旦某臺CNC出現故障，接下來的所有加工過程都會受到影響，因此無法找到一個貼切的數學模型來表示故障過程，因此我們考慮采用仿真來模擬故障發生的過程。

由于每臺CNC發生故障的概率約為1%，即其不發生故障的概率為99%，當系統中所有的CNC都正常工作時視為系統不發生故障，否則視為系統出現故障，因此P（一個循環作業周期內系統發生故障）=考慮到系統內部的八臺CNC發生故障是相互獨立的，因此每臺CNC發生故障的分布為二項分布，即

下面確定在每個作業周期內，發生故障的CNC的臺數

①只有一臺CNC發生故障時：

P（一個循環作業周期內只有一臺CNC發生故障）=?②有兩臺CNC發生故障時：

P（一個循環作業周期內有兩臺CNC發生故障）=?

③有三臺CNC發生故障時：

P（一個循環作業周期內有三臺CNC發生故障）=?

……

通過計算我們發現，CNC同時發生故障的概率會隨著臺數的增加而減少，且其概率不是同一個數量值，因此我們可以認為，兩臺或兩臺以上CNC同時故障的可能性非常小，因此只考慮在一個作業周期內只有一臺CNC發生故障的情況。

由于每次CNC發生故障后，需等待10-20分鐘排除故障后才可恢復加工使用，而在情況一中，我們計算出系統一輪工作所需要的時間大概在（500，600）秒內，因此近似看作在CNC發生故障后，即退出系統兩輪，修好后重新加入加工系統。

在上述分析的基礎上，我們建立一個仿真過程來模擬CNC出現故障的情況：

在8小時的連續作業班次中，智能加工系統呈周期性循環工作，一個循環周期內所有CNC工作一輪，在每一輪加工作業中，系統發生故障的概率為8%，通過在 1-8中生成一個隨機數來模擬8臺CNC隨機產生故障的情況，隨機抽取得到的數即代表第幾臺CNC退出加工系統兩輪的時間，此時可進行故障過程的仿真，從而得到在可能發生故障的情況下物料加工作業情況。

參考文獻：

[1]姜啟源，謝金星，葉俊.數學模型（第4版），北京;高等教育出版社，2011.1

[2]《運籌學》教材編寫組，運籌學（第4版），北京;清華大學出版社，2012.9

[3]孫海珍，王麗英.概率論與數理統計，北京;中國鐵道出版社，2015.2