CN107544451A - 一种加工车间数控机床集中调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工车间数控机床集中调度系统及方法，该系统包括对位于加工车间内的N个数控机床进行调度的调度控制器、与调度控制器连接的参数输入装置和对N个所述数控机床的加工状态进行监测的机床加工状态监测装置，所述调度控制器与N个所述数控机床的机床控制器连接；该方法包括步骤：步骤一、调动启动；步骤二、紧急加单加工信息输入；步骤三、基于非合作博弈的紧急加单调度。本发明将调度控制器与对数控机床加工状态进行监测的机床加工状态监测装置相配合使用，实现根据各数控机床的实时加工状态进行实时调度的目的。

Description

一种加工车间数控机床集中调度系统及方法

技术领域

本发明属于调度控制技术领域，尤其是涉及一种加工车间数控机床集中调度系统及方法。

背景技术

在实际生产过程中，生产加工环境和过程往往存在许多不确定因素，如加工时间不固定、机器故障、临时订单、订单取消、交货时间变更等。这些不确定因素往往会打乱原先的调度计划和物料配送计划，并且调度计划和加工计划对生产过程中的各种不确定因素缺乏有效的响应机制。在这些不确定因素的影响下，原先制定的调度计划的执行结果往往和预期结果大相径庭，不仅使调度性能下降，甚至使调度本身可能无法顺利执行，而且还对其他生产环节产生负面影响。

在众多的不确定因素当中，紧急加单是生产过程中比较常见的不确定因素之一。由于对紧急加单调度计划缺乏有效的响应机制，从而导致工件积压、产品交货时间拖后、调度性能下降等问题。因此紧急加单发生时必须采取有效的措施对初始调度进行调整，使得新加订单能够融入原有的调度计划中。在响应紧急加单的过程中，人们总是希望对调度计划能够尽可能快的完成，并且尽量维持初始调度的性能不会产生较大程度的下降，这被称之为高效性和稳定性性能。因此，研究紧急加单下柔性车间调度策略和方法，并保持其高效性和稳定性性能对实际生产具有重要意义，主要体现在以下两个方面：第一、能够适应实际生产过程中紧急加单的干扰，保证产品能够按时完成，提高产品按时交货的满意度；第二、降低实际调度和初始调度的差异，保证调度的稳定性，从而可以降低诸如物料配送、工件运输所带来的额外开销，保证生产能够顺利执行。

2015年01月07日公开的申请号为201410558669.2且发明名称为《基于多目标进化算法的动态柔性作业车间调度方法》的发明专利申请文件中，公开了一种基于多目标进化算法的动态柔性作业车间调度方法，通过动态多目标进化算法在新环境中产生一个新的调度方案，以同时优化待调度工件的完工时间、拖期、最大机器负载和稳定性。但是，由于多个目标之间存在冲突，当一个目标进行优化时，其他的目标可能变坏，无法真正的满足各个目标的同时优化。

2009年10月14日公开的申请号为200810088938.8且发明名称为《一种实现作业车间实时调度的方法和系统》的发明专利申请文件中，公开了一种实现作业车间实时调度的方法和系统，在车间发生扰动时，通过计算动态调度的参数，加快系统对扰动情况的响应速度进行实时调度。但是，该方法只考虑到系统的高效性，并没有考虑到稳定性的需求。当车间发生扰动时，实时调度快速完成后，可能导致再调度计划和原有计划产生较大的差别，造成生产的不稳定。

另外，在传统的柔性制造车间动态调度问题中，当发生紧急加单时生产调度系统将所有的加单集中地分配给相应的数控机床，在这种集中调度的方式下数控机床不能和其它的制造资源进行交互，所以当进行实时调度时实时的制造资源却没有被考虑；并且由于未知异常事件的发生，使得生产的计划与执行之间产生较大的偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种加工车间数控机床集中调度系统，将调度控制器与对数控机床加工状态进行监测的机床加工状态监测装置相配合使用，实现根据各数控机床的实时加工状态进行实时调度的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种加工车间数控机床集中调度系统，其特征在于：包括对位于加工车间内的N个数控机床进行调度的调度控制器、与调度控制器连接的参数输入装置和对N个所述数控机床的加工状态进行监测的机床加工状态监测装置，所述调度控制器与N个所述数控机床的机床控制器连接；每个所述数控机床上均布设有内部存储有该数控机床编号的机床RFID射频卡；所述机床加工状态监测装置为固定式监测装置或移动式监测装置，所述固定式监测装置包括N个机床监测器，每个所述机床监测器均为对一个所述数控机床上布设的机床RFID射频卡和该数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡内所存储信息进行读取的RFID读写装置，工件RFID射频卡内存储有工件编号，所述RFID读写装置布设于所监测数控机床的一侧，所述RFID读写装置与所监测数控机床上布设的机床RFID射频卡和该数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡之间均以无线通信方式进行通信，所述RFID读写装置与调度控制器连接；所述移动式监测装置包括能在加工车间内移动并能移动至各数控机床所处位置处的电动移动机构、对所述电动移动机构的移动位置进行实时检测的位置检测单元和布设在所述电动移动机构上的RFID读写器，所述位置检测单元布设在所述电动移动机构上，所述RFID读写器与各数控机床上布设的机床RFID射频卡和各数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡之间均以无线通信方式进行通信，所述RFID读写器与调度控制器连接，所述电动移动机构由移动控制器进行控制且其与所述移动控制器连接，所述位置检测单元与所述移动控制器连接，所述移动控制器与上位控制终端之间以无线控制终端进行双向通信；N为正整数且N≥5。

上述加工车间数控机床集中调度系统，其特征是：所述调度控制器与N个所述数控机床的机床控制器之间均通过局域网进行双向通信；

所述参数输入装置为键盘、触摸式显示屏、与调度控制器连接的下位机或以无线通信方式与调度控制器进行双向通信的无线通信终端。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好的加工车间数控机床集中调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、调动启动：通过参数输入装置输入预先制定的调度计划表，调度控制器将所接收调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工；

步骤二、紧急加单加工信息输入：N个所述数控机床按照步骤一中所述调度计划表加工过程中，采用参数输入装置输入紧急加单加工信息，并通过调度控制器对所输入的所述紧急加单加工信息进行同步记录；步骤一中所述调度计划表为加单前调度计划表，所述加单前调度计划表存储于所述调度控制器内；

所述加单前调度计划表中包括S个工件的加工调度信息和N个所述数控机床的加工调度信息，每个工件的加工调度信息均包括该工件所有加工工序的加工调度信息，每个工件的所有加工工序的加工调度信息均按照加工先后顺序由前至后进行排列；每个所述加工工序的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；其中，S为正整数，S≥5；N个所述数控机床的编号分别记作M₁、M₂、…、M_N；

所述加单前调度计划表中每个所述数控机床上完成的所有加工工序的加工调度信息均组成该数控机床的加工调度信息；

所述紧急加单加工信息中包括两个紧急加工工件的加工信息，两个所述紧急加工工件的加工工序总数量均相同且均为Q，其中Q为正整数且Q≥3；每个所述紧急加工工件的加工信息均包括该工件的Q个加工工序信息，每个所述加工工序信息均包括该加工工序的编号、所述加工车间内能完成该加工工序的数控机床的总数量以及各数控机床的编号和对该加工工序的加工所需时间；每个所述紧急加工工件的Q个加工工序均按照加工先后顺序由前至后编号；

步骤三、基于非合作博弈的紧急加单调度：步骤二中紧急加单加工信息输入完成后，采用参数输入装置输入紧急加单启动信息，并采用调度控制器进行紧急加单调度；并且，通过所述调度控制器对当前时间进行同步记录，所记录的当前时刻为紧急加单启动时间；

采用调度控制器进行紧急加单调度时，过程如下：

步骤301、紧急加工工件第一个加工工序调度：采用所述调度控制器对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度；

两个所述紧急加工工件的第一个加工工序的编号分别记作O₁和O'₁，所述加工车间内能完成加工工序O₁的数控机床的总数量记作p₁，能完成加工工序O₁的p₁个数控机床的集合记作M_p1；所述加工车间内能完成加工工序O'₁的数控机床的总数量记作p'₁，能完成加工工序O'₁的p'₁个数控机床的集合记作M'_p1；其中，M_p1∩M'_p1＝Φ，Φ表示空集合；p₁和p'₁均为正整数，p₁≥2，p'₁≥2；

对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度时，包括步骤：

步骤3011、加工进度确定：根据所述加单前调度计划表，采用所述调度控制器对此时N个所述数控机床的加工进度进行确定；

所确定的此时N个所述数控机床的加工进度包括此时所述加单前调度计划表中未完成加工的工件数量s₁和各未完成加工工件的未完成加工工序数量；其中，s₁为正整数且s₁≤S；

步骤3012、基于非合作博弈的加工工序调度：根据步骤3011中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器且调用非合作博弈模型对加工工序O₁和加工工序O'₁分别进行调度，从M_p1中找出完成加工工序O₁的最优数控机床的编号，并从M'_p1中找出完成加工工序O'₁的最优数控机床的编号；

本步骤中，完成加工工序O₁的最优数控机床为对加工工序O₁进行加工的数控机床，完成加工工序O'₁的最优数控机床为对加工工序O'₁进行加工的数控机床；

步骤3013、调度计划表更新：根据步骤3012中所确定的对加工工序O₁进行加工的数控机床和对加工工序O'₁进行加工的数控机床，并结合步骤3011中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器对步骤3011中所述加单前调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表；

本步骤中，更新后的调度计划表中添加有加工工序O₁的加工调度信息和加工工序O'₁的加工调度信息；

加工工序O₁的加工调度信息和加工工序O'₁的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；

本步骤中，获得更新后的调度计划表后，采用调度控制器将此时更新后的调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工，直至两个所述紧急加工工件的第一个加工工序均加工完成后，完成两个所述紧急加工工件的第一个加工工序的调度过程；

步骤302、紧急加工工件下一个加工工序调度：采用所述调度控制器对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度；

两个所述紧急加工工件的下一个加工工序的编号分别记作O_q和O'_q，所述加工车间内能完成加工工序O_q的数控机床的总数量记作p_q，能完成加工工序O_q的p_q个数控机床的集合记作M_pq；所述加工车间内能完成加工工序O'_q的数控机床的总数量记作p'_q，能完成加工工序O'_q的p'_q个数控机床的集合记作M'_pq；其中，M_pq∩M'_pq＝Φ，Φ表示空集合；p_q和p'_q均为正整数，p_q≥2，p'_q≥2；q为紧急加工工件的加工工序编号，q为正整数且q＝2、3、…、Q；

对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度时，包括以下步骤：

步骤3021、加工进度确定：根据此时更新后的调度计划表，采用所述调度控制器对此时N个所述数控机床的加工进度进行确定；

所确定的此时N个所述数控机床的加工进度包括此时S个工件中未完成加工的工件数量s_q和各未完成加工工件的未完成加工工序数量；其中，s_q为正整数，s_q≤s₁；

步骤3022、基于非合作博弈的加工工序调度：根据步骤3021中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器且调用所述非合作博弈模型对加工工序O_q和加工工序O'_q分别进行调度，从M_pq中找出完成加工工序O_q的最优数控机床的编号，并从M'_pq中找出完成加工工序O'_q的最优数控机床的编号；

本步骤中，完成加工工序O_q的最优数控机床为对加工工序O_q进行加工的数控机床，完成加工工序O'_q的最优数控机床为对加工工序O'_q进行加工的数控机床；

步骤3023、调度计划表更新：根据步骤3022中所确定的对加工工序O_q进行加工的数控机床和对加工工序O'_q进行加工的数控机床，并结合步骤3021中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器对步骤3021中所述调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表；

本步骤中，更新后的调度计划表中添加有加工工序O_q的加工调度信息和加工工序O'_q的加工调度信息；

加工工序O_q的加工调度信息和加工工序O'_q的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；

本步骤中，获得更新后的调度计划表后，采用调度控制器(1)将此时更新后的调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器(3)，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工，直至加工工序O_q和加工工序O'_q均加工完成后，完成加工工序O_q和加工工序O'_q的调度过程；

步骤303、一次或多次重复步骤302，直至完成两个所述紧急加工工件的Q个加工工序调度过程；

步骤四、紧急加单调度后持续加工：N个所述数控机床按照最后一次所接收的调度计划表持续进行加工，直至完成所述加单前调度计划表中S个工件的全部加工过程。

上述方法，其特征是：步骤3013中更新后的调度计划表中加工工序O₁为此时对加工工序O₁进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3013中更新后的调度计划表中加工工序O'₁为此时对加工工序O'₁进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3023中更新后的调度计划表中加工工序O_q为此时对加工工序O_q进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3023中更新后的调度计划表中加工工序O'_q为此时对加工工序O'_q进行加工的数控机床的下一个加工工序。

上述方法，其特征是：步骤三中进行基于非合作博弈的紧急加单调度之前，还需采用参数输入装置输入步骤3011中所述加单前调度计划表中S个工件的交货时间；

步骤301中进行紧急加工工件第一个加工工序调度时，采用所述调度控制器且结合S个工件的交货时间，对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度，步骤3013中更新后的调度计划表中所述加单前调度计划表中S个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间均早于各工件的交货时间；

步骤302中进行紧急加工工件下一个加工工序调度时，采用所述调度控制器且结合S个工件的交货时间，对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度，步骤3023中更新后的调度计划表中所述加单前调度计划表中S个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间均早于各工件的交货时间。

上述方法，其特征是：步骤三中进行基于非合作博弈的紧急加单调度之前，还需采用参数输入装置输入步骤3011中所述加单前调度计划表中S个工件的交货时间；

步骤3012中采用所述调度控制器且调用非合作博弈模型对加工工序O₁和加工工序O'₁分别进行调度时，过程如下：

步骤30121、收益矩阵计算：采用所述调度控制器对此时的收益矩阵A₁进行计算；其中，A₁为p₁×p'₁矩阵；

收益矩阵A₁中第i行第j行的元素记作其中i为正整数且i＝1、2、…、p₁，j为正整数且j＝1、2、…、p'₁；

表示编号为(i,j)的调度计划表的收益值；

编号为(i,j)的调度计划表为根据步骤3013中所述的调度计划表更新方法，获得的更新后的调度计划表；编号为(i,j)的调度计划表中，对加工工序O₁进行加工的数控机床为M_p1中的第i个数控机床，对加工工序O'₁进行加工的数控机床为M'_p1中的第j个数控机床；

D_ij为所述加单前调度计划表的开始加工时间与编号为(i,j)的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔，为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间与编号为(i,j)的调度计划表中该工件最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；k为正整数且k＝1、2、…、S；

根据编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间是否晚于该工件的交货时间进行确定：当编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间晚于该工件的交货时间时，否则，

其中D_i'1为步骤3011中所确定的s₁个未完成加工工件中第i'₁个工件的延迟加工时间，i'₁为正整数且i'₁＝1、2、…、s₁；J'₁为正整数且其为步骤3011中所确定的第i'₁个工件的未完成加工工序数量，为第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的延迟加工时间且为所述加单前调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间与步骤3013中更新后的调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间之间的之间间隔；j'₁为正整数且j'₁＝1、2、…、J'₁；

步骤30122、纯策略纳什均衡求解：采用所述调度控制器(1)对步骤30121中所述的收益矩阵A₁进行纯策略纳什均衡求解，求解出A₁的一个纯策略纳什均衡记作

步骤30123、最优数控机床获取：根据步骤30122中所述的得出完成加工工序O₁的最优数控机床为M_p1中的第i₁个数控机床，完成加工工序O'₁的最优数控机床为M'_p1中的第j₁个数控机床；其中，i₁为正整数且1≤i₁≤p₁，j₁为正整数且1≤j₁≤p'₁；

步骤3013中更新后的调度计划表为编号为(i₁,j₁)的调度计划表。

上述方法，其特征在于：步骤3022中采用所述调度控制器(1)且调用所述非合作博弈模型对加工工序O_q和加工工序O'_q分别进行调度时，过程如下：

步骤30221、收益矩阵计算：采用所述调度控制器(1)对此时的收益矩阵A_q进行计算；其中，A_q为p_q×p'_q矩阵；

收益矩阵A_q中第i'行第j'行的元素记作其中i'为正整数且i'＝1、2、…、p_q，j'为正整数且j'＝1、2、…、p'_q；

表示编号为(i',j')的调度计划表的收益值；

编号为(i',j')的调度计划表为根据步骤3023中所述的调度计划表更新方法，获得的更新后的调度计划表；编号为(i',j')的调度计划表中，对加工工序O_q进行加工的数控机床为M_pq中的第i'个数控机床，对加工工序O'_q进行加工的数控机床为M'_pq中的第j'个数控机床；

D_i'j'为所述加单前调度计划表的开始加工时间与编号为(i',j')的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔，为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间与编号为(i',j')的调度计划表中该工件最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；

根据编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间是否晚于该工件的交货时间进行确定：当编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间晚于该工件的交货时间时，否则，

其中为步骤3021中所确定的s_q个未完成加工工件中第i'_q个工件的延迟加工时间，i'_q为正整数且i'_q＝1、2、…、s_q；J'_q为正整数且其为步骤3021中所确定的第i'_q个工件的未完成加工工序数量，为第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的延迟加工时间且为步骤3021中所述调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间与步骤3023中更新后的调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；j'_q为正整数且j'_q＝1、2、…、J'_q；

步骤30222、纯策略纳什均衡求解：采用所述调度控制器(1)对步骤30221中所述的收益矩阵A_q进行纯策略纳什均衡求解，求解出A_q的一个纯策略纳什均衡记作

步骤30223、最优数控机床获取：根据步骤30222中所述的得出完成加工工序O_q的最优数控机床为M_pq中的第i_q个数控机床，完成加工工序O'_q的最优数控机床为M'_pq中的第j_q个数控机床；其中，i_q为正整数且1≤i_q≤p_q，j_q为正整数且1≤j_q≤p'_q；

步骤3023中更新后的调度计划表为编号为(i_q,j_q)的调度计划表。

上述方法，其特征在于：步骤30121中所述的D_ij＝d_ij-s₀，其中d_ij为编号为(i,j)的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间，s₀为所述加单前调度计划表的开始加工时间；

步骤30121中所述的其中D_k为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间，为编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的D_i'j'＝d_i'j'-s₀，其中d_i'j'为编号为(i',j')的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的其中为编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间。

上述方法，其特征是：步骤30121中所述的其中为所述加单前调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间，为步骤3013中更新后的调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的其中为步骤3021中所述调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间，为步骤3023中更新后的调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间。

上述方法，其特征是：步骤3013中完成调度计划表更新后，还需采用所述调度控制器对更新后的调度计划表进行同步存储；

步骤3023中完成调度计划表更新后，还需采用所述调度控制器对更新后的调度计划表进行同步存储。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、方法步骤简单、设计合理且操作简便，投入成本较低。

2、所需时间短，能简便、快速完成调度过程。

3、使用效果好且实用价值高，针对传统的柔性制造车间动态调度问题中存在的当发生紧急加单时生产调度系统将所有的加单集中地分配给相应的数控机床，在这种集中调度的方式下数控机床不能和其它的制造资源进行交互，所以当进行实时调度时实时的制造资源却没有被考虑；并且由于未知异常事件的发生，使得生产的计划与执行之间产生较大的偏差等问题，采用本发明进行调度分配过程中，将调度控制器与对数控机床加工状态进行监测的机床加工状态监测装置相配合使用，实现根据各数控机床的实时加工状态进行实时调度的目的，通过调度控制器能实时了解各加工工序的实时状态信息，通过调度控制器与机床加工状态监测装置进行实时信息交互，实现加工进度的准确把握。当进行实时调度时，实时的制造资源被有效考虑，采用本发明能够尽可能的消除在传统的分配策略中发生的生产的计划与执行之间的偏差问题。

并且，当有紧急订单发生时，每个加单的加工工序都可以被分配到最优的数控机床(即机器)上。并且，每一时刻只有紧急加单中的两个加工工序进行分配，因而即使伴随着紧急加单量和数控机床数量的增加，调度问题的复杂性也不会变化。又因为加工工序的分配是实时状态信息驱动的，每两个加工工序的调度分配均是基于当前更新的调度表进行分配，因而能尽可能的消除在传统的分配策略中发生的生产的计划与执行之间的偏差问题。并且，采用基于非合作博弈的紧急加单调度方法进行调度，能同时满足动态调度系统的高效性和稳定性需求，按照各数控机床以及各加工工序的实时状态信息，紧急加单的加工工序会通过非合作博弈的方法被分配到最优的数控机床上，因而能实现真正意义的实时动态调度。

综上所述，本发明将工件加工工序作为调度对象，紧急加单情况下同一时刻仅有两个加工工序进行非合作博弈并相应分配至当前最优的加工机床，能大幅度降低紧急加单情况下的调度难度，并能同时满足生产的高效性和稳定性需求。并且，将调度控制器与对数控机床加工状态进行监测的机床加工状态监测装置相配合使用，实现根据各数控机床的实时加工状态进行实时调度的目的。进一步保证最优调度目的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明加工车间数控机床集中调度系统的电路原理框图。

图1-1为本发明加工车间数控机床集中调度方法的方法流程框图。

图2为没有紧急加单情况下的预调度甘特图。

图3为紧急加单情况下采用本发明进行调度后的动态调度甘特图。

图4为紧急加单情况下进行完全重调度后的调度甘特图。

附图标记说明:

1—调度控制器； 2—参数输入装置； 3—机床控制器；

4—机床RFID射频卡； 5—工件RFID射频卡； 6—RFID读写装置。

具体实施方式

如图1所示的一种加工车间数控机床集中调度系统，包括对位于加工车间内的N个数控机床进行调度的调度控制器1、与调度控制器1连接的参数输入装置2和对N个所述数控机床的加工状态进行监测的机床加工状态监测装置，所述调度控制器1与N个所述数控机床的机床控制器3连接；每个所述数控机床上均布设有内部存储有该数控机床编号的机床RFID射频卡4；所述机床加工状态监测装置为固定式监测装置或移动式监测装置，所述固定式监测装置包括N个机床监测器，每个所述机床监测器均为对一个所述数控机床上布设的机床RFID射频卡4和该数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡5内所存储信息进行读取的RFID读写装置6，工件RFID射频卡5内存储有工件编号，所述RFID读写装置6布设于所监测数控机床的一侧，所述RFID读写装置6与所监测数控机床上布设的机床RFID射频卡4和该数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡5之间均以无线通信方式进行通信，所述RFID读写装置6与调度控制器1连接；所述移动式监测装置包括能在加工车间内移动并能移动至各数控机床所处位置处的电动移动机构、对所述电动移动机构的移动位置进行实时检测的位置检测单元和布设在所述电动移动机构上的RFID读写器，所述位置检测单元布设在所述电动移动机构上，所述RFID读写器与各数控机床上布设的机床RFID射频卡4和各数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡5之间均以无线通信方式进行通信，所述RFID读写器与调度控制器1连接，所述电动移动机构由移动控制器进行控制且其与所述移动控制器连接，所述位置检测单元与所述移动控制器连接，所述移动控制器与上位控制终端之间以无线控制终端进行双向通信；N为正整数且N≥5。

本实施例中，所述调度控制器1与N个所述数控机床的机床控制器3之间均通过局域网进行双向通信。

所述参数输入装置2为键盘、触摸式显示屏、与调度控制器1连接的下位机或以无线通信方式与调度控制器1进行双向通信的无线通信终端。

如图1-1所示的一种加工车间数控机床集中调度方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、调动启动：通过参数输入装置2输入预先制定的调度计划表，调度控制器1将所接收调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器3，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工；

步骤二、紧急加单加工信息输入：N个所述数控机床按照步骤一中所述调度计划表加工过程中，采用参数输入装置2输入紧急加单加工信息，并通过调度控制器1对所输入的所述紧急加单加工信息进行同步记录；步骤一中所述调度计划表为加单前调度计划表，所述加单前调度计划表存储于所述调度控制器1内；

所述加单前调度计划表中包括S个工件的加工调度信息和N个所述数控机床的加工调度信息，每个工件的加工调度信息均包括该工件所有加工工序的加工调度信息，每个工件的所有加工工序的加工调度信息均按照加工先后顺序由前至后进行排列；每个所述加工工序的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；其中，S为正整数，S≥5；N个所述数控机床的编号分别记作M₁、M₂、…、M_N；

所述加单前调度计划表中每个所述数控机床上完成的所有加工工序的加工调度信息均组成该数控机床的加工调度信息；

所述紧急加单加工信息中包括两个紧急加工工件的加工信息，两个所述紧急加工工件的加工工序总数量均相同且均为Q，其中Q为正整数且Q≥3；每个所述紧急加工工件的加工信息均包括该工件的Q个加工工序信息，每个所述加工工序信息均包括该加工工序的编号、所述加工车间内能完成该加工工序的数控机床的总数量以及各数控机床的编号和对该加工工序的加工所需时间；每个所述紧急加工工件的Q个加工工序均按照加工先后顺序由前至后编号；

步骤三、基于非合作博弈的紧急加单调度：步骤二中紧急加单加工信息输入完成后，采用参数输入装置2输入紧急加单启动信息，并采用调度控制器1进行紧急加单调度；并且，通过所述调度控制器1对当前时间进行同步记录，所记录的当前时刻为紧急加单启动时间；

采用调度控制器1进行紧急加单调度时，过程如下：

步骤301、紧急加工工件第一个加工工序调度：采用所述调度控制器1对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度；

两个所述紧急加工工件的第一个加工工序的编号分别记作O₁和O'₁，所述加工车间内能完成加工工序O₁的数控机床的总数量记作p₁，能完成加工工序O₁的p₁个数控机床的集合记作M_p1；所述加工车间内能完成加工工序O'₁的数控机床的总数量记作p'₁，能完成加工工序O'₁的p'₁个数控机床的集合记作M'_p1；其中，M_p1∩M'_p1＝Φ，Φ表示空集合；p₁和p'₁均为正整数，p₁≥2，p'₁≥2；

对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度时，包括步骤：

步骤3011、加工进度确定：根据所述加单前调度计划表，采用所述调度控制器1对此时N个所述数控机床的加工进度进行确定；

所确定的此时N个所述数控机床的加工进度包括此时所述加单前调度计划表中未完成加工的工件数量s₁和各未完成加工工件的未完成加工工序数量；其中，s₁为正整数且s₁≤S；

步骤3012、基于非合作博弈的加工工序调度：根据步骤3011中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器1且调用非合作博弈模型对加工工序O₁和加工工序O'₁分别进行调度，从M_p1中找出完成加工工序O₁的最优数控机床的编号，并从M'_p1中找出完成加工工序O'₁的最优数控机床的编号；

本步骤中，完成加工工序O₁的最优数控机床为对加工工序O₁进行加工的数控机床，完成加工工序O'₁的最优数控机床为对加工工序O'₁进行加工的数控机床；

步骤3013、调度计划表更新：根据步骤3012中所确定的对加工工序O₁进行加工的数控机床和对加工工序O'₁进行加工的数控机床，并结合步骤3011中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器1对步骤3011中所述加单前调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表；

本步骤中，更新后的调度计划表中添加有加工工序O₁的加工调度信息和加工工序O'₁的加工调度信息；

加工工序O₁的加工调度信息和加工工序O'₁的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；

本步骤中，获得更新后的调度计划表后，采用调度控制器1将此时更新后的调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器3，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工，直至两个所述紧急加工工件的第一个加工工序均加工完成后，完成两个所述紧急加工工件的第一个加工工序的调度过程；

步骤302、紧急加工工件下一个加工工序调度：采用所述调度控制器1对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度；

两个所述紧急加工工件的下一个加工工序的编号分别记作O_q和O'_q，所述加工车间内能完成加工工序O_q的数控机床的总数量记作p_q，能完成加工工序O_q的p_q个数控机床的集合记作M_pq；所述加工车间内能完成加工工序O'_q的数控机床的总数量记作p'_q，能完成加工工序O'_q的p'_q个数控机床的集合记作M'_pq；其中，M_pq∩M'_pq＝Φ，Φ表示空集合；p_q和p'_q均为正整数，p_q≥2，p'_q≥2；q为紧急加工工件的加工工序编号，q为正整数且q＝2、3、…、Q；

对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度时，包括以下步骤：

步骤3021、加工进度确定：根据此时更新后的调度计划表，采用所述调度控制器1对此时N个所述数控机床的加工进度进行确定；

所确定的此时N个所述数控机床的加工进度包括此时S个工件中未完成加工的工件数量s_q和各未完成加工工件的未完成加工工序数量；其中，s_q为正整数，s_q≤s₁；

步骤3022、基于非合作博弈的加工工序调度：根据步骤3021中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器1且调用所述非合作博弈模型对加工工序O_q和加工工序O'_q分别进行调度，从M_pq中找出完成加工工序O_q的最优数控机床的编号，并从M'_pq中找出完成加工工序O'_q的最优数控机床的编号；

本步骤中，完成加工工序O_q的最优数控机床为对加工工序O_q进行加工的数控机床，完成加工工序O'_q的最优数控机床为对加工工序O'_q进行加工的数控机床；

步骤3023、调度计划表更新：根据步骤3022中所确定的对加工工序O_q进行加工的数控机床和对加工工序O'_q进行加工的数控机床，并结合步骤3021中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器1对步骤3021中所述调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表；

本步骤中，更新后的调度计划表中添加有加工工序O_q的加工调度信息和加工工序O'_q的加工调度信息；

加工工序O_q的加工调度信息和加工工序O'_q的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；

本步骤中，获得更新后的调度计划表后，采用调度控制器1将此时更新后的调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器3，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工，直至加工工序O_q和加工工序O'_q均加工完成后，完成加工工序O_q和加工工序O'_q的调度过程；

步骤303、一次或多次重复步骤302，直至完成两个所述紧急加工工件的Q个加工工序调度过程；

步骤四、紧急加单调度后持续加工：N个所述数控机床按照最后一次所接收的调度计划表持续进行加工，直至完成所述加单前调度计划表中S个工件的全部加工过程。

本实施例中，步骤3013中更新后的调度计划表中加工工序O₁为此时对加工工序O₁进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3013中更新后的调度计划表中加工工序O'₁为此时对加工工序O'₁进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3023中更新后的调度计划表中加工工序O_q为此时对加工工序O_q进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3023中更新后的调度计划表中加工工序O'_q为此时对加工工序O'_q进行加工的数控机床的下一个加工工序。

本实施例中，步骤三中进行基于非合作博弈的紧急加单调度之前，还需采用参数输入装置2输入步骤3011中所述加单前调度计划表中S个工件的交货时间；

步骤301中进行紧急加工工件第一个加工工序调度时，采用所述调度控制器1且结合S个工件的交货时间，对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度，步骤3013中更新后的调度计划表中所述加单前调度计划表中S个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间均早于各工件的交货时间；

步骤302中进行紧急加工工件下一个加工工序调度时，采用所述调度控制器1且结合S个工件的交货时间，对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度，步骤3023中更新后的调度计划表中所述加单前调度计划表中S个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间均早于各工件的交货时间。

这样，在完成优化调度的同时，能满足实际交货需求。

本实施例中，步骤三中进行基于非合作博弈的紧急加单调度之前，还需采用参数输入装置2输入步骤3011中所述加单前调度计划表中S个工件的交货时间；

步骤3012中采用所述调度控制器1且调用非合作博弈模型对加工工序O₁和加工工序O'₁分别进行调度时，过程如下：

步骤30121、收益矩阵计算：采用所述调度控制器1对此时的收益矩阵A₁进行计算；其中，A₁为p₁×p'₁矩阵；

收益矩阵A₁中第i行第j行的元素记作其中i为正整数且i＝1、2、…、p₁，j为正整数且j＝1、2、…、p'₁；

表示编号为(i,j)的调度计划表的收益值；

编号为(i,j)的调度计划表为根据步骤3013中所述的调度计划表更新方法，获得的更新后的调度计划表；编号为(i,j)的调度计划表中，对加工工序O₁进行加工的数控机床为M_p1中的第i个数控机床，对加工工序O'₁进行加工的数控机床为M'_p1中的第j个数控机床；

D_ij为所述加单前调度计划表的开始加工时间与编号为(i,j)的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔，为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间与编号为(i,j)的调度计划表中该工件最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；k为正整数且k＝1、2、…、S；

根据编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间是否晚于该工件的交货时间进行确定：当编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间晚于该工件的交货时间时，否则，

其中为步骤3011中所确定的s₁个未完成加工工件中第i'₁个工件的延迟加工时间，i'₁为正整数且i'₁＝1、2、…、s₁；J'₁为正整数且其为步骤3011中所确定的第i'₁个工件的未完成加工工序数量，为第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的延迟加工时间且为所述加单前调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间与步骤3013中更新后的调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间之间的之间间隔；j'₁为正整数且j'₁＝1、2、…、J'₁；

步骤30122、纯策略纳什均衡求解：采用所述调度控制器1对步骤30121中所述的收益矩阵A₁进行纯策略纳什均衡求解，求解出A₁的一个纯策略纳什均衡记作

步骤30123、最优数控机床获取：根据步骤30122中所述的得出完成加工工序O₁的最优数控机床为M_p1中的第i₁个数控机床，完成加工工序O'₁的最优数控机床为M'_p1中的第j₁个数控机床；其中，i₁为正整数且1≤i₁≤p₁，j₁为正整数且1≤j₁≤p'₁；

步骤3013中更新后的调度计划表为编号为(i₁,j₁)的调度计划表。

并且，步骤3022中采用所述调度控制器1且调用所述非合作博弈模型对加工工序O_q和加工工序O'_q分别进行调度时，过程如下：

步骤30221、收益矩阵计算：采用所述调度控制器1对此时的收益矩阵A_q进行计算；其中，A_q为p_q×p'_q矩阵；

收益矩阵A_q中第i'行第j'行的元素记作其中i'为正整数且i'＝1、2、…、p_q，j'为正整数且j'＝1、2、…、p'_q；

表示编号为(i',j')的调度计划表的收益值；

编号为(i',j')的调度计划表为根据步骤3023中所述的调度计划表更新方法，获得的更新后的调度计划表；编号为(i',j')的调度计划表中，对加工工序O_q进行加工的数控机床为M_pq中的第i'个数控机床，对加工工序O'_q进行加工的数控机床为M'_pq中的第j'个数控机床；

D_i'j'为所述加单前调度计划表的开始加工时间与编号为(i',j')的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔，为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间与编号为(i',j')的调度计划表中该工件最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；

根据编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间是否晚于该工件的交货时间进行确定：当编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间晚于该工件的交货时间时，否则，

其中D_i'q为步骤3021中所确定的s_q个未完成加工工件中第i'_q个工件的延迟加工时间，i'_q为正整数且i'_q＝1、2、…、s_q；J'_q为正整数且其为步骤3021中所确定的第i'_q个工件的未完成加工工序数量，为第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的延迟加工时间且为步骤3021中所述调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间与步骤3023中更新后的调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；j'_q为正整数且j'_q＝1、2、…、J'_q；

步骤30222、纯策略纳什均衡求解：采用所述调度控制器1对步骤30221中所述的收益矩阵A_q进行纯策略纳什均衡求解，求解出A_q的一个纯策略纳什均衡记作

步骤30223、最优数控机床获取：根据步骤30222中所述的得出完成加工工序O_q的最优数控机床为M_pq中的第i_q个数控机床，完成加工工序O'_q的最优数控机床为M'_pq中的第j_q个数控机床；其中，i_q为正整数且1≤i_q≤p_q，j_q为正整数且1≤j_q≤p'_q；

步骤3023中更新后的调度计划表为编号为(i_q,j_q)的调度计划表。

本实施例中，步骤30122中进行纯策略纳什均衡求解时，当不存在纯策略纳什均衡时，所述调度控制器发出报警提示。之后，由调度人员进行人为调度。

其中，中，为快速性指标，为稳定性指标。利用步骤30121中所述的收益矩阵进行调度，能同时满足高速性和稳定性的需求。

其中，中为快速性指标，为稳定性指标。利用步骤30221中所述的收益矩阵进行调度，能同时满足高速性和稳定性的需求。

本实施例中，步骤30222中进行纯策略纳什均衡求解时，当不存在纯策略纳什均衡时，所述调度控制器发出报警提示。之后，由调度人员进行人为调度。

本实施例中，步骤30121中所述的D_ij＝d_ij-s₀，其中d_ij为编号为(i,j)的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间，s₀为所述加单前调度计划表的开始加工时间；

步骤30121中所述的其中D_k为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间，为编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的D_i'j'＝d_i'j'-s₀，其中d_i'j'为编号为(i',j')的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的其中为编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间。

本实施例中，步骤30121中所述的其中为所述加单前调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间，为步骤3013中更新后的调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的其中为步骤3021中所述调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间，为步骤3023中更新后的调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间。

因而，各参数获取非常简便、快捷，使调度过程所需时间更短。

本实施例中，步骤3013中完成调度计划表更新后，还需采用所述调度控制器1对更新后的调度计划表进行同步存储；

步骤3023中完成调度计划表更新后，还需采用所述调度控制器1对更新后的调度计划表进行同步存储。

本实施例中，N＝6，6个所述数控机床的编号分别记作M₁、M₂、M₃、M₄、M₅和M₆。S＝6。所述加单前调度计划表中包括6个工件的加工调度信息和6个所述数控机床的加工调度信息，6个工件的编号分别为J₁、J₂、J₃、J₄、J₅、J₆。所述加单前调度计划表开始加工12小时后，紧急加单启动。所述紧急加单加工信息中的两个紧急加工工件编号分别为J₇和J₈。其中，Q＝3。所述加单前调度计划表中的6个工件和两个紧急加工工件均包括3个加工工序，工件J₁的三个加工工序的编号由先至后分别为O₁₁、O₁₂和O₁₃，工件J₂的三个加工工序的编号由先至后分别为O₂₁、O₂₂和O₂₃，工件J₃的三个加工工序的编号由先至后分别为O₃₁、O₃₂和O₃₃，工件J₄的三个加工工序的编号由先至后分别为O₄₁、O₄₂和O₄₃，工件J₅的三个加工工序的编号由先至后分别为O₅₁、O₅₂和O₅₃，工件J₆的三个加工工序的编号由先至后分别为O₆₁、O₆₂和O₆₃，工件J₇的三个加工工序的编号由先至后分别为O₇₁、O₇₂和O₇₃，工件J₈的三个加工工序的编号由先至后分别为O₈₁、O₈₂和O₈₃。

所述加单前调度计划表中各加工工序的计划开始加工时间与计划完成加工时间之间的时间间隔为该加工工序的加工所需时间，每个加工工序的加工所需时间由该加工工序在所采用加工数控机床上的实际加工时间和加工准备时间组成。任一个所述数控机床对所述紧急加单加工信息中的一个加工工序的加工所需时间由该加工工序在该加工数控机床上的实际加工时间和加工准备时间组成。其中，一个加工工序在一个可选的加工数控机床上的加工所需时间记作(T_JG，T_ZB)，其中T_JG表示实际加工时间，T_ZB表示加工准备时间。

6个所述数控机床中能对所述加单前调度计划表中的6个工件和两个紧急加工工件各加工工序进行加工的数控机床(即可选的数控机床)及对应加工所需时间，详见表1：

如图2所示，采用所述加单前调度计划表进行调度时，对加工工序O₁₁进行加工的数控机床编号为M₂，对加工工序O₁₂进行加工的数控机床编号为M₄，对加工工序O₁₃进行加工的数控机床编号为M₂；对加工工序O₂₁进行加工的数控机床编号为M₆，对加工工序O₂₂进行加工的数控机床编号为M₆，对加工工序O₂₃进行加工的数控机床编号为M₃；对加工工序O₃₁进行加工的数控机床编号为M₃，对加工工序O₃₂进行加工的数控机床编号为M₁，对加工工序O₃₃进行加工的数控机床编号为M₆；对加工工序O₄₁进行加工的数控机床编号为M₄，对加工工序O₄₂进行加工的数控机床编号为M₂，对加工工序O₄₃进行加工的数控机床编号为M₅；对加工工序O₅₁进行加工的数控机床编号为M₁，对加工工序O₅₂进行加工的数控机床编号为M₅，对加工工序O₅₃进行加工的数控机床编号为M₂；对加工工序O₆₁进行加工的数控机床编号为M₅，对加工工序O₆₂进行加工的数控机床编号为M₃，对加工工序O₆₃进行加工的数控机床编号为M₁。

如图3所示，紧急加单情况下，采用本发明先对加工工序O₇₁和O₈₁进行调度，将加工工序O₇₁和O₈₁分别分配给数控机床M₃和M₅，并对所述加单前调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表；之后，对加工工序O₇₂和O₈₂进行调度，将加工工序O₇₂和O₈₂分别分配给数控机床M₄和M₂，并对此时的调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表；然后，对加工工序O₇₃和O₈₃进行调度，将加工工序O₇₃和O₈₃分别分配给数控机床M₂和M₄，并对此时的调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表。

图4为完全重调度结果，虽然完全重调度的Makespan(即最大完工时间)与本发明相同，但是每个数控机床的加工序列发生了变化，因此其稳定性下降。因而，采用本发明能同时满足高效性和稳定性的需求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种加工车间数控机床集中调度系统，其特征在于：包括对位于加工车间内的N个数控机床进行调度的调度控制器(1)、与调度控制器(1)连接的参数输入装置(2)和对N个所述数控机床的加工状态进行监测的机床加工状态监测装置，所述调度控制器(1)与N个所述数控机床的机床控制器(3)连接；每个所述数控机床上均布设有内部存储有该数控机床编号的机床RFID射频卡(4)；所述机床加工状态监测装置为固定式监测装置或移动式监测装置，所述固定式监测装置包括N个机床监测器，每个所述机床监测器均为对一个所述数控机床上布设的机床RFID射频卡(4)和该数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡(5)内所存储信息进行读取的RFID读写装置(6)，工件RFID射频卡(5)内存储有工件编号，所述RFID读写装置(6)布设于所监测数控机床的一侧，所述RFID读写装置(6)与所监测数控机床上布设的机床RFID射频卡(4)和该数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡(5)之间均以无线通信方式进行通信，所述RFID读写装置(6)与调度控制器(1)连接；所述移动式监测装置包括能在加工车间内移动并能移动至各数控机床所处位置处的电动移动机构、对所述电动移动机构的移动位置进行实时检测的位置检测单元和布设在所述电动移动机构上的RFID读写器，所述位置检测单元布设在所述电动移动机构上，所述RFID读写器与各数控机床上布设的机床RFID射频卡(4)和各数控机床所加工工件上布设的工件RFID射频卡(5)之间均以无线通信方式进行通信，所述RFID读写器与调度控制器(1)连接，所述电动移动机构由移动控制器进行控制且其与所述移动控制器连接，所述位置检测单元与所述移动控制器连接，所述移动控制器与上位控制终端之间以无线控制终端进行双向通信；N为正整数且N≥5。

2.按照权利要求1所述的加工车间数控机床集中调度系统，其特征在于：所述调度控制器(1)与N个所述数控机床的机床控制器(3)之间均通过局域网进行双向通信；

所述参数输入装置(2)为键盘、触摸式显示屏、与调度控制器(1)连接的下位机或以无线通信方式与调度控制器(1)进行双向通信的无线通信终端。

3.一种利用如权利要求1所述集中调度系统进行加工车间数控机床集中调度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、调动启动：通过参数输入装置(2)输入预先制定的调度计划表，调度控制器(1)将所接收调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器(3)，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工；

步骤二、紧急加单加工信息输入：N个所述数控机床按照步骤一中所述调度计划表加工过程中，采用参数输入装置(2)输入紧急加单加工信息，并通过调度控制器(1)对所输入的所述紧急加单加工信息进行同步记录；步骤一中所述调度计划表为加单前调度计划表，所述加单前调度计划表存储于所述调度控制器(1)内；

所述加单前调度计划表中包括S个工件的加工调度信息和N个所述数控机床的加工调度信息，每个工件的加工调度信息均包括该工件所有加工工序的加工调度信息，每个工件的所有加工工序的加工调度信息均按照加工先后顺序由前至后进行排列；每个所述加工工序的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；其中，S为正整数，S≥5；N个所述数控机床的编号分别记作M₁、M₂、…、M_N；

所述加单前调度计划表中每个所述数控机床上完成的所有加工工序的加工调度信息均组成该数控机床的加工调度信息；

所述紧急加单加工信息中包括两个紧急加工工件的加工信息，两个所述紧急加工工件的加工工序总数量均相同且均为Q，其中Q为正整数且Q≥3；每个所述紧急加工工件的加工信息均包括该工件的Q个加工工序信息，每个所述加工工序信息均包括该加工工序的编号、所述加工车间内能完成该加工工序的数控机床的总数量以及各数控机床的编号和对该加工工序的加工所需时间；每个所述紧急加工工件的Q个加工工序均按照加工先后顺序由前至后编号；

步骤三、基于非合作博弈的紧急加单调度：步骤二中紧急加单加工信息输入完成后，采用参数输入装置(2)输入紧急加单启动信息，并采用调度控制器(1)进行紧急加单调度；并且，通过所述调度控制器(1)对当前时间进行同步记录，所记录的当前时刻为紧急加单启动时间；

采用调度控制器(1)进行紧急加单调度时，过程如下：

步骤301、紧急加工工件第一个加工工序调度：采用所述调度控制器(1)对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度；

两个所述紧急加工工件的第一个加工工序的编号分别记作O₁和O'₁，所述加工车间内能完成加工工序O₁的数控机床的总数量记作p₁，能完成加工工序O₁的p₁个数控机床的集合记作M_p1；所述加工车间内能完成加工工序O'₁的数控机床的总数量记作p'₁，能完成加工工序O'₁的p'₁个数控机床的集合记作M'_p1；其中，M_p1∩M'_p1＝Φ，Φ表示空集合；p₁和p'₁均为正整数，p₁≥2，p'₁≥2；

对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度时，包括步骤：

步骤3011、加工进度确定：根据所述加单前调度计划表，采用所述调度控制器(1)对此时N个所述数控机床的加工进度进行确定；

所确定的此时N个所述数控机床的加工进度包括此时所述加单前调度计划表中未完成加工的工件数量s₁和各未完成加工工件的未完成加工工序数量；其中，s₁为正整数且s₁≤S；

步骤3012、基于非合作博弈的加工工序调度：根据步骤3011中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器(1)且调用非合作博弈模型对加工工序O₁和加工工序O'₁分别进行调度，从M_p1中找出完成加工工序O₁的最优数控机床的编号，并从M'_p1中找出完成加工工序O'₁的最优数控机床的编号；

本步骤中，完成加工工序O₁的最优数控机床为对加工工序O₁进行加工的数控机床，完成加工工序O'₁的最优数控机床为对加工工序O'₁进行加工的数控机床；

步骤3013、调度计划表更新：根据步骤3012中所确定的对加工工序O₁进行加工的数控机床和对加工工序O'₁进行加工的数控机床，并结合步骤3011中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器(1)对步骤3011中所述加单前调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表；

本步骤中，更新后的调度计划表中添加有加工工序O₁的加工调度信息和加工工序O'₁的加工调度信息；

加工工序O₁的加工调度信息和加工工序O'₁的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；

本步骤中，获得更新后的调度计划表后，采用调度控制器(1)将此时更新后的调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器(3)，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工，直至两个所述紧急加工工件的第一个加工工序均加工完成后，完成两个所述紧急加工工件的第一个加工工序的调度过程；

步骤302、紧急加工工件下一个加工工序调度：采用所述调度控制器(1)对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度；

两个所述紧急加工工件的下一个加工工序的编号分别记作O_q和O'_q，所述加工车间内能完成加工工序O_q的数控机床的总数量记作p_q，能完成加工工序O_q的p_q个数控机床的集合记作M_pq；所述加工车间内能完成加工工序O'_q的数控机床的总数量记作p'_q，能完成加工工序O'_q的p'_q个数控机床的集合记作M'_pq；其中，M_pq∩M'_pq＝Φ，Φ表示空集合；p_q和p'_q均为正整数，p_q≥2，p'_q≥2；q为紧急加工工件的加工工序编号，q为正整数且q＝2、3、…、Q；

对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度时，包括以下步骤：

步骤3021、加工进度确定：根据此时更新后的调度计划表，采用所述调度控制器(1)对此时N个所述数控机床的加工进度进行确定；

所确定的此时N个所述数控机床的加工进度包括此时S个工件中未完成加工的工件数量s_q和各未完成加工工件的未完成加工工序数量；其中，s_q为正整数，s_q≤s₁；

步骤3022、基于非合作博弈的加工工序调度：根据步骤3021中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器(1)且调用所述非合作博弈模型对加工工序O_q和加工工序O'_q分别进行调度，从M_pq中找出完成加工工序O_q的最优数控机床的编号，并从M'_pq中找出完成加工工序O'_q的最优数控机床的编号；

本步骤中，完成加工工序O_q的最优数控机床为对加工工序O_q进行加工的数控机床，完成加工工序O'_q的最优数控机床为对加工工序O'_q进行加工的数控机床；

步骤3023、调度计划表更新：根据步骤3022中所确定的对加工工序O_q进行加工的数控机床和对加工工序O'_q进行加工的数控机床，并结合步骤3021中所确定的此时N个所述数控机床的加工进度，采用所述调度控制器(1)对步骤3021中所述调度计划表进行更新，获得更新后的调度计划表；

本步骤中，更新后的调度计划表中添加有加工工序O_q的加工调度信息和加工工序O'_q的加工调度信息；

加工工序O_q的加工调度信息和加工工序O'_q的加工调度信息均包括对该加工工序进行加工的数控机床的编号、该加工工序的计划开始加工时间和该加工工序的计划完成加工时间；

本步骤中，获得更新后的调度计划表后，采用调度控制器(1)将此时更新后的调度计划表同步传送至N个所述数控机床的机床控制器(3)，N个所述数控机床按照此时所接收的调度计划表进行加工，直至加工工序O_q和加工工序O'_q均加工完成后，完成加工工序O_q和加工工序O'_q的调度过程；

步骤303、一次或多次重复步骤302，直至完成两个所述紧急加工工件的Q个加工工序调度过程；

步骤四、紧急加单调度后持续加工：N个所述数控机床按照最后一次所接收的调度计划表持续进行加工，直至完成所述加单前调度计划表中S个工件的全部加工过程。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤3013中更新后的调度计划表中加工工序O₁为此时对加工工序O₁进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3013中更新后的调度计划表中加工工序O'₁为此时对加工工序O'₁进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3023中更新后的调度计划表中加工工序O_q为此时对加工工序O_q进行加工的数控机床的下一个加工工序；

步骤3023中更新后的调度计划表中加工工序O'_q为此时对加工工序O'_q进行加工的数控机床的下一个加工工序。

5.按照权利要求3或4所述的方法，其特征在于：步骤三中进行基于非合作博弈的紧急加单调度之前，还需采用参数输入装置(2)输入步骤3011中所述加单前调度计划表中S个工件的交货时间；

步骤301中进行紧急加工工件第一个加工工序调度时，采用所述调度控制器(1)且结合S个工件的交货时间，对两个所述紧急加工工件的第一个加工工序进行调度，步骤3013中更新后的调度计划表中所述加单前调度计划表中S个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间均早于各工件的交货时间；

步骤302中进行紧急加工工件下一个加工工序调度时，采用所述调度控制器(1)且结合S个工件的交货时间，对两个所述紧急加工工件的下一个加工工序进行调度，步骤3023中更新后的调度计划表中所述加单前调度计划表中S个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间均早于各工件的交货时间。

6.按照权利要求3或4所述的方法，其特征在于：步骤三中进行基于非合作博弈的紧急加单调度之前，还需采用参数输入装置(2)输入步骤3011中所述加单前调度计划表中S个工件的交货时间；

步骤3012中采用所述调度控制器(1)且调用非合作博弈模型对加工工序O₁和加工工序O'₁分别进行调度时，过程如下：

步骤30121、收益矩阵计算：采用所述调度控制器(1)对此时的收益矩阵A₁进行计算；其中，A₁为p₁×p'₁矩阵；

收益矩阵A₁中第i行第j行的元素记作其中i为正整数且i＝1、2、…、p₁，j为正整数且j＝1、2、…、p'₁；

表示编号为(i,j)的调度计划表的收益值；

编号为(i,j)的调度计划表为根据步骤3013中所述的调度计划表更新方法，获得的更新后的调度计划表；编号为(i,j)的调度计划表中，对加工工序O₁进行加工的数控机床为M_p1中的第i个数控机床，对加工工序O'₁进行加工的数控机床为M'_p1中的第j个数控机床；

D_ij为所述加单前调度计划表的开始加工时间与编号为(i,j)的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔，为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间与编号为(i,j)的调度计划表中该工件最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；k为正整数且k＝1、2、…、S；

根据编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间是否晚于该工件的交货时间进行确定：当编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间晚于该工件的交货时间时，否则，

其中为步骤3011中所确定的s₁个未完成加工工件中第i'₁个工件的延迟加工时间，i'₁为正整数且i'₁＝1、2、…、s₁；J'₁为正整数且其为步骤3011中所确定的第i'₁个工件的未完成加工工序数量，

为第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的延迟加工时间且为所述加单前调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间与步骤3013中更新后的调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间之间的之间间隔；j'₁为正整数且j'₁＝1、2、…、J'₁；

步骤30122、纯策略纳什均衡求解：采用所述调度控制器(1)对步骤30121中所述的收益矩阵A₁进行纯策略纳什均衡求解，求解出A₁的一个纯策略纳什均衡记作

步骤30123、最优数控机床获取：根据步骤30122中所述的得出完成加工工序O₁的最优数控机床为M_p1中的第i₁个数控机床，完成加工工序O'₁的最优数控机床为M'_p1中的第j₁个数控机床；其中，i₁为正整数且1≤i₁≤p₁，j₁为正整数且1≤j₁≤p'₁；

步骤3013中更新后的调度计划表为编号为(i₁,j₁)的调度计划表。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤3022中采用所述调度控制器(1)且调用所述非合作博弈模型对加工工序O_q和加工工序O'_q分别进行调度时，过程如下：

步骤30221、收益矩阵计算：采用所述调度控制器(1)对此时的收益矩阵A_q进行计算；其中，A_q为p_q×p'_q矩阵；

收益矩阵A_q中第i'行第j'行的元素记作其中i'为正整数且i'＝1、2、…、p_q，j'为正整数且j'＝1、2、…、p'_q；

表示编号为(i',j')的调度计划表的收益值；

编号为(i',j')的调度计划表为根据步骤3023中所述的调度计划表更新方法，获得的更新后的调度计划表；编号为(i',j')的调度计划表中，对加工工序O_q进行加工的数控机床为M_pq中的第i'个数控机床，对加工工序O'_q进行加工的数控机床为M'_pq中的第j'个数控机床；

D_i'j'为所述加单前调度计划表的开始加工时间与编号为(i',j')的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔，为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间与编号为(i',j')的调度计划表中该工件最后一个加工工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；

根据编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间是否晚于该工件的交货时间进行确定：当编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间晚于该工件的交货时间时，否则，

其中D_i'q为步骤3021中所确定的s_q个未完成加工工件中第i'_q个工件的延迟加工时间，i'_q为正整数且i'_q＝1、2、…、s_q；J'_q为正整数且其为步骤3021中所确定的第i'_q个工件的未完成加工工序数量，为第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的延迟加工时间且为步骤3021中所述调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间与步骤3023中更新后的调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间之间的时间间隔；j'_q为正整数且j'_q＝1、2、…、J'_q；

步骤30222、纯策略纳什均衡求解：采用所述调度控制器(1)对步骤30221中所述的收益矩阵A_q进行纯策略纳什均衡求解，求解出A_q的一个纯策略纳什均衡记作

步骤30223、最优数控机床获取：根据步骤30222中所述的得出完成加工工序O_q的最优数控机床为M_pq中的第i_q个数控机床，完成加工工序O'_q的最优数控机床为M'_pq中的第j_q个数控机床；其中，i_q为正整数且1≤i_q≤p_q，j_q为正整数且1≤j_q≤p'_q；

步骤3023中更新后的调度计划表为编号为(i_q,j_q)的调度计划表。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤30121中所述的D_ij＝d_ij-s₀，其中d_ij为编号为(i,j)的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间，s₀为所述加单前调度计划表的开始加工时间；

步骤30121中所述的其中D_k为所述加单前调度计划表的S个工件中第k个工件的交货时间，为编号为(i,j)的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的D_i'j'＝d_i'j'-s₀，其中d_i'j'为编号为(i',j')的调度计划表中最后一个加工工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的其中为编号为(i',j')的调度计划表中第k个工件最后一个加工工序的计划完成加工时间。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤30121中所述的其中为所述加单前调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间，为步骤3013中更新后的调度计划表中第i'₁个工件的第j'₁个未完成工序的计划完成加工时间；

步骤30221中所述的其中为步骤3021中所述调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间，为步骤3023中更新后的调度计划表中第i'_q个工件的第j'_q个未完成工序的计划完成加工时间。

10.按照权利要求3或4所述的方法，其特征在于：步骤3013中完成调度计划表更新后，还需采用所述调度控制器(1)对更新后的调度计划表进行同步存储；

步骤3023中完成调度计划表更新后，还需采用所述调度控制器(1)对更新后的调度计划表进行同步存储。