智能RGV的動態調度策略

摘 要：我們先行考慮最簡單的情況即：完成一道工序即可加工完成的物料，且在該過程中沒有發生1%概率的故障。在這樣的工作設定下，顯然若GRV是順序（即將物料按CNC1--8號的順序在CNC上放料的）進行放料，則完成第一輪放料后開始判斷是在7，8號為中間等待7，8號CNC完成節省時間還是返回1，2號CNC中間等待其完成后加料節省時間。此后循環往復的判斷，則得出的結論是：在完成一道工序且不存在1%的故障時該系統是循環往復的進行1--8號的放料和產生熟料的。

最后我們考慮需要兩道生產工序的物料在生產過程中發生故障的問題：對于這個問題本論文擬采用設置優先等級的方法對RGV進行調度，當CNC已經發生故障問題后，原有的設置比例問題已經不再適用，RGV要開始優先處理發生故障類型的物料，讓生產另一種物料的CNC稍稍延遲調用RGV，這樣可以達到整體生產個數最大的全局最優解，避免了單種工序完成較多單發生了貨物積壓的情況。

關鍵詞：歐幾里得距離；線性回歸

一、問題重述

8臺計算機數控機床、1輛軌道式自動引導車、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備組成。（1）一道工序的物料加工作業情況，每臺CNC安裝同樣的刀具，物料可以在任一臺CNC上加工完成；（2）兩道工序的物料加工作業情況，每個物料的第一和第二道工序分別由兩臺不同的CNC依次加工完成；（3）CNC在加工過程中可能發生故障（概率約為1%），每次故障排除時間介于10～20分鐘之間，故障排除后即刻加入作業序列。要求分別考慮一道工序和兩道工序的物料加工作業情況。

任務：對一般問題進行研究，給出RGV動態調度模型和相應的求解算法；

二、問題分析

任務一的分析：

問題一：若GRV是順序進行放料，則完成第一輪放料后開始判斷是在7，8號為中間等待7，8號CNC完成節省時間還是返回1，2號CNC中間等待其完成后加料節省時間。得出的結論是：在完成一道工序且不存在1%的故障時該系統是循環往復的進行1--8號的放料和產生熟料的。

現在我們考慮一道工序即可加工完成的物料在生產時CNC產生了1%的故障。我們可以沿用剛剛的問題分析，即使有CNC發生了故障，在故障處理中的這段10到20分鐘時間內RGV處理CNC生產完成的熟料和放下生料的過程依然是除去該壞掉的CNC后的順序排列。不同刀具的個數確定問題：在討論刀具個數問題時，我們首先要遵循的前提條件是經過兩個不同刀具工序處理的物料在數值上幾乎相等這樣才不會出現到達規定時間后還有大量的未完成兩道工序的物料存在。最后我們考慮需要兩道生產工序的物料在生產過程中發生故障的問題：對于這個問題本論文擬采用設置優先等級的方法對RGV進行調度，當CNC已經發生故障問題后，原有的設置比例問題已經不再適用，RGV要開始優先處理發生故障類型的物料，讓生產另一種物料的CNC稍稍延遲調用RGV，這樣可以達到整體生產個數最大的全局最優解，避免了單種工序完成較多單發生了貨物積壓的情況。

三、問題假設

1、安裝同種刀具的CNC加工作業時間相同

2、RGV移動后便可以開始工作，無時間間隔

3、CNC故障后的修復時間皆為15分鐘

四、模型的建立與求解

首先，分析完成一道工序即可加工完成的物料，且在該過程中沒有發生1%概率的故障。在這樣的工作設定下，經過算法程序計算，若GRV是將物料按CNC1--8號的順序在CNC上進行放料，則完成第一輪放料后開始判斷是在7，8號中間等待7，8號CNC完成節省時間還是返回1，2號CNC中間等待其完成后加料節省時間。此后循環往復的判斷RGV應該給第幾臺CNC上料。

針對一道工序且不考慮故障影響的情況，我們可簡化RGV的運動過程，將其運動視為簡單的點與點間的運動。我們依據貪心算法，通過一系列局部最優的選擇，即貪心選擇來達到總體最優，即CNC的總工作時間最長。現在我們考慮一道工序即可加工完成的物料在生產時CNC產生了1%的故障。我們可以沿用剛剛的思路，即使有CNC發生了故障，在故障處理中的這段10到20分鐘時間內RGV處理CNC生產完成的熟料和放下生料的過程依然是除去該壞掉的CNC后的順序排列。在CNC重新修好后，其立即參與新一輪的生產。那么解決這個問題的核心就是如何將這個1%的故障放入程序中，我們建立的模型針對該問題有以下幾種考慮：

①隨機生成一個0--99的數。②生成隨機數的時候，八臺CNC會隨機有一臺機器發生故障，我們將這個故障轉化為模型建立中的一個很大的數值M，這個數值在15分鐘后被代替為每個CNC原有的生產倒計時器來判斷是否完成生產。我們現在開始討論需要兩道工序加工的物料問題。這個問題就涉及到安裝不同刀具的CNC比例問題和不同刀具所在位置的問題討論：

不同刀具的個數確定問題：在討論刀具個數問題時，我們首先要遵循的前提條件是經過兩個不同刀具工序處理的物料在數值上幾乎相等這樣才不會出現到達規定時間后還有大量的未完成兩道工序的物料存在。將每個一二道工序的CNC連線且僅連接一次后，我們得到每種不同的排列組合下最短路徑和的排列方式，我們具體來分析RGV的調度問題，在討論時我們將其分為4：4，5：3的兩種情況分開討論：（1）我們可以將一道工序的CNC生產情況略加修改，因為奇偶CNC位置上的上下料時間有差別，且4：4的情況是一二兩道工序生產所用時間幾乎相等但略有差別，這樣就對我們建立模型本身來說是很有幫助的，我們可以讓上下料時間較多的偶數位機器安排生產工序用時相對較少的工序，讓上下料時間較少的奇數位機器安排生產工序用時將對較多的工序，這樣可以達到在包含上下料時間和生產時間的總時間內，奇偶位CNC幾乎無差別，這樣對于程序的編寫可以大大減負。（2） 對于5：3這種情況，當第一輪全部下料完成后RGV處于等待時間，第一個向RGV發出完成信號的肯定是用時較短的第一道工序的CNC，此刻RGV會行駛向第一個完成的CNC，待RGV處理完成后會有第二臺完成第一道工序的CNC，此時RGV會先行將機械臂中的半成品放入離RGV最近的第二道工序CNC中......當第一道工序的CNC發生損毀后，RGV要優先取給料第一道工序的CNC，當有第一道工序完成且第二道工序的CNC完成時，即使第二道工序的CNC的所處的位置在計算歐幾里得距離時優于第一道工序的CNC所處的位置，RGV也會選擇第一道工序的CNC進行處理。

參考文獻：

[1]張桂琴，張仰森.直線往復式軌道自動導引車智能調度算法[J].計算機工程，2009，35（15）：176-178+181.

[2]陳華，孫啟元.基于TS算法的直線往復2-RGV系統調度研究[J].工業工程與管理，2015，20（05）：80-88.

[3]張慶海，張瓊.Matlab在數學建模中的應用[J].中國集體經濟，2008（06）：170-171.

作者簡介：

白潤宸，出生年月：1996年6月，性別：男，民族：回，籍貫（精確到市）：河南省漯河市，學歷：本科學歷.