CN108197833B - 一种面向离散车间的完全实时调度系统和调度方法 - Google Patents

一种面向离散车间的完全实时调度系统和调度方法 Download PDF

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Abstract

一种面向离散车间的完全实时调度平台，包括云端订单管理系统，仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统，多智能体通讯系统，合同网招投标系统；所述云端订单管理系统，仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统，合同网招投标系统通过多智能体通讯系统连接；工件的加工由各智能体之间协调完成，解决了离散车间系统下资源利用不合理，运输效率低的缺点，尤其本发明中提出了改进的合同网系统，通过加入监控方来对整个调度系统进行优化，实现整个系统中某个量达到全局最优，提高了调度效率，生产效率，降低了生产成本。

Description

一种面向离散车间的完全实时调度系统和调度方法
技术领域
本发明涉及智能制造领域，特别是一种基于改进合同网系统面向离散车间的完全实时调度系统。
背景技术
传统的离散车间通常是一种面向订单的生产模式，其特点是小批量，多品种。所以和传统的流程生产企业的流水线生产不同，工厂的生产设备一般是按照工艺来布置的。由于离散制造中产品的生产过程通常被分解为很多步工序来完成，每个工序都需要到不同的工作中心进行加工。工作中心中的生产设备是灵活的，每个产品的生产路线都是不确定的。传统的调度方法是安排调度员根据生产进度计划结合仓库中库存量和车间实际情况来安排生产计划，跟踪生产进度。随着互联网大潮的到来，消费者的个性化定制的需求越来越强，传统以生产者为主导地位的生产模式已经越来越跟不上当代消费者的要求，传统车间的资源利用不合理，物流运输效率低等缺点被进一步放大。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于改进合同网协议的多智能体实时调度系统及其实现方法，来解决以上背景技术部分所提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种面向离散车间的完全实时调度平台，包括云端订单管理系统，仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统，多智能体通讯系统，合同网招投标系统；所述云端订单管理系统，仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统，合同网招投标系统通过多智能体通讯系统连接。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度平台，所述仓库存储系统通过PLC控制机械装置完成入料出料的动作。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度平台，所述仓库存储系统包括原料仓，成品仓，出料口和入料口。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度平台，所述物流管理系统包括AGV机器人，工业传送带。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度平台，所述物料生产系统包括工位台，智能机械手，加工机床，精度检测装置，机床清洗装置。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度平台，所述多智能体通讯平台基于工业以太网的JADE通讯管理系统。
本发明还提供一种面向离散车间的完全实时调度方法，包括云端订单管理系统，仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统，多智能体通讯系统，合同网招投标系统；所述云端订单管理系统，仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统，合同网招投标系统通过多智能体通讯系统连接，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1：云端订单管理系统将客户信息和订单信息存入数据库中；
S2：仓库存储系统向云端请求订单，同时将车间自身状态发送给云端；
S3：云端订单管理系统根据车间状态估计车间目前负载和预测剩余加工时间，对云端订单管理系统的订单进行一次排产，将订单下放到仓库存储系统；
S4：仓库存储系统收到订单后，将每一个订单封装成一个招标类，存在待招标列表中；仓库每隔一段时间从待招标列表中取出一个招标类，发送给合同网招投标系统，由合同网招投标系统决定向物料生产系统进行招标；
S5：合同网招投标系统完成招投标后，仓库存储系统将订单信息存储在原料的RFID中并将原料送至出库口等待AVG机器人来取；
S6：仓库存储系统根据投标的机床信息生成一个物流类发送给物流管理系统，由物流管理系统选择AGV机器人将原料送至AGV机器人将原料送至物料生产系统；
S7：物料生产系统加工完成后，物料生产系统通过工件加工信息来封装物流类，将工件送至仓库成品仓。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，所述S4具体为：
S41：机床收到招标类之后，如果选择投标则将自身参数信息封装成投标类通过多智能体通信发送给招标方仓库；
S42：仓库接收到所有招标信息后决定选标并把选标信息封装成选标类通过多智能体通信发送给监控方，监控方根据此投标方是否被多个招标方选中来决定是否进行招标；
S43：机床收到选标信息后根据自身加工状态决定是否应标。如果决定应标则将自身应标信息封装成应标类发送给仓库。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，所述S6包括送至其他地方进行其他工序的加工步骤。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，S1中所述订单信息包括工件种类，工件尺寸，下单时间，交货时间。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，S2中所述车间自身状态包括正在加工工件数量和种类，待加工工件数。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，S4中所述招标类的内容包括任务发起方，任务序号，加工属性，材料属性，标准加工时间，订单交货期，订单信息。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，：S42中所述监控方是否同意进行招标取决于：若有多个招标方同时进行招标，需要根据订单的优先级进行排序，优先级高的优先招标。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，S42中所述投标类中信息包括任务应答方，加工负载，投标时刻，预测加工时间，订单信息。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，S42中所述选标类包括任务发起方，选择的设备，订单信息。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，S43中所述应标类包括是否应标，应标方设备编号，应标方缓冲区编号，订单信息。
进一步地，一种面向离散车间的完全实时调度方法，S7中所述物流类包括任务发起方的设备编号和缓冲区编号，交货期，任务接收方的设备编号和缓冲区编号，交货期。
本发明中提出的面向离散车间的完全实时调度系统方法采用基于多智能体通信的改进合同网协议来进行任务的分解和调配。工件的加工由各智能体之间的合同网招投标系统，物料存储系统，物料运输系统和多智能体通信系统协调完成，解决了离散车间系统下资源利用不合理，运输效率低的缺点，尤其本发明中提出了改进的合同网系统，通过加入监控方来对整个调度系统进行优化，实现整个系统中某个量达到全局最优，提高了调度效率，生产效率，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的面向离散车间的车间布局图；
图2为本发明实施例提供的面向离散车间的完全实时调度系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。
一种面向离散车间的完全实时调度平台，包括云端订单管理系统，仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统，多智能体通讯系统，合同网招投标系统；所述云端订单管理系统，仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统，合同网招投标系统通过多智能体通讯系统连接。
本发明中仓库存储系统通过PLC控制机械装置完成入料出料的动作；仓库存储系统包括原料仓，成品仓，出料口和入料口；物流管理系统包括AGV机器人，工业传送带；物料生产系统包括工位台，智能机械手，加工机床，精度检测装置，机床清洗装置；多智能体通讯平台基于工业以太网的JADE通讯管理系统。
为完成智能化操作，本发明中物料生产系统、仓库存储系统嵌有RFID读写装置。
物流管理系统中的AGV小车能自动检测自身电量并在低电量时主动寻找充电站进行充电，本实例中的仓库存储系统，物流管理系统，物料生产系统中任一单元均可成为智能体。
使用上述平台的一种面向离散车间的完全实时调度方法包括以下步骤：
S1：云端订单管理系统将客户信息和订单信息存入数据库中；订单信息包括工件种类，工件尺寸，下单时间，交货时间。
S2：仓库存储系统向云端请求订单，同时将车间自身状态发送给云端；车间自身状态包括正在加工工件数量和种类，待加工工件数。
S3：云端订单管理系统根据车间状态估计车间目前负载和预测剩余加工时间，对云端订单管理系统的订单进行一次排产，将订单下放到仓库存储系统；
S4：仓库存储系统收到订单后，将每一个订单封装成一个招标类，存在待招标列表中，招标类的内容包括任务发起方，任务序号，加工属性，材料属性，标准加工时间，订单交货期，订单信息；仓库每隔一段时间从待招标列表中取出一个招标类，发送给合同网招投标系统，由合同网招投标系统决定向物料生产系统进行招标；
S41：机床收到招标类之后，如果选择投标则将自身参数信息封装成投标类通过多智能体通信发送给招标方仓库；
S42：仓库接收到所有招标信息后决定选标并把选标信息封装成选标类通过多智能体通信发送给监控方，监控方根据此投标方是否被多个招标方选中来决定是否进行招标；监控方是否同意进行招标取决于：若有多个招标方同时进行招标，需要根据订单的优先级进行排序，优先级高的优先招标；投标类中信息包括任务应答方，加工负载，投标时刻，预测加工时间，订单信息；选标类包括任务发起方，选择的设备，订单信息。
S43：机床收到选标信息后根据自身加工状态决定是否应标。如果决定应标则将自身应标信息封装成应标类发送给仓库；应标类包括是否应标，应标方设备编号，应标方缓冲区编号，订单信息。。
S5：合同网招投标系统完成招投标后，仓库存储系统将订单信息存储在原料的RFID中并将原料送至出库口等待AVG机器人来取；
S6：仓库存储系统根据投标的机床信息生成一个物流类发送给物流管理系统，由物流管理系统选择AGV机器人将原料送至AGV机器人将原料送至物料生产系统；物流类包括任务发起方的设备编号和缓冲区编号，交货期，任务接收方的设备编号和缓冲区编号，交货期。
S7：物料生产系统加工完成后，物料生产系统通过工件加工信息来封装物流类，将工件送至仓库成品仓；本发明中，物料生产系统也可将工件送至其他地方进行其他工序加工。
在实际操作时，过程如下：
1、客户在网页下单，挑选工件，输入相关参数来定制产品。网站后台将客户信息和订单信息(包括工件种类，工件尺寸，下单时间，交货时间)存入数据库中。
2、仓库每隔一段时间向云端请求订单，同时将车间自身状态(正在加工工件数量和种类，待加工工件数)发送给云端。
3、云端根据车间状态通过估计车间目前负载和预测剩余加工时间，对云端的订单进行一次排产，将订单下放到仓库。
4、仓库收到订单后，将每一个订单封装成一个招标类，存在待招标列表中。仓库每隔一段时间从待招标列表中取出一个招标类，发送给监控方，由监控方决定向所有能加工这道工序的机床进行招标。招标类的内容包括任务发起方，任务序号，加工属性，材料属性，标准加工时间，订单交货期，订单信息。监控方是否同意进行招标取决于：若有多个招标方同时进行招标，需要根据订单的优先级进行排序，优先级高的优先招标。
5、机床收到招标类之后，如果选择投标则将自身参数信息封装成投标类通过多智能体通信发送给招标方仓库。仓库接收到所有招标信息后决定选标并把选标信息封装成选标类通过多智能体通信发送给监控方，监控方根据此投标方是否被多个招标方选中来决定是否进行招标。所述投标类中信息包括任务应答方，加工负载，投标时刻，预测加工时间，订单信息。所述选标类包括任务发起方，选择的设备，订单信息。
6、机床收到选标信息后根据自身加工状态决定是否应标。如果决定应标则将自身应标信息封装成应标类发送给仓库。所述应标类包括是否应标，应标方设备编号，应标方缓冲区编号，订单信息。
7、完成此次招投标过程后，仓库根据投标的机床信息生成一个物流类发送给所有的AGV小车。重复上述过程，AGV小车应标后，仓库将订单信息存储在原料的RFID中并将原料送至出库口等待AGV来取工件。所述物流类包括任务发起方的设备编号和缓冲区编号，交货期，任务接收方的设备编号和缓冲区编号，交货期。
8、AGV将原料送至目标机床下属空闲的缓冲区中。机床将现有工件加工完成后，通知机械手将原料送至机床夹具上加工。
9、工件加工完成后，机床通过工件加工信息来封装物流类，将工件送至仓库成品仓或者送至其他机床进行其他工序的加工。

Claims (4)

1.一种面向离散车间的完全实时调度方法，包括云端订单管理系统、仓库存储系统、物流管理系统、物料生产系统、多智能体通讯系统和合同网招投标系统；所述云端订单管理系统、仓库存储系统、物流管理系统、物料生产系统和合同网招投标系统通过多智能体通讯系统连接，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1：云端订单管理系统将客户信息和订单信息存入数据库中；
S2：仓库存储系统向云端订单管理系统请求订单，同时将车间自身状态发送给云端订单管理系统；
S3：云端订单管理系统根据车间状态估计车间目前负载和预测剩余加工时间，对云端订单管理系统的订单进行一次排产，将订单下放到仓库存储系统；
S4：仓库存储系统收到订单后，将每一个订单封装成一个招标类，存在待招标列表中；仓库每隔一段时间从待招标列表中取出一个招标类，发送给合同网招投标系统，由合同网招投标系统决定向物料生产系统进行招标；
S5：合同网招投标系统完成招投标后，仓库存储系统将订单信息存储在原料的RFID中并将原料送至出库口等待AVG机器人来取；
S6：仓库存储系统根据投标的机床信息生成一个物流类发送给物流管理系统，由物流管理系统选择AGV机器人将原料送至AGV机器人将原料送至物料生产系统；
S7：物料生产系统加工完成后，物料生产系统通过工件加工信息来封装物流类，将工件送至仓库成品仓；
所述S4具体为：
S41：机床收到招标类之后，如果选择投标则将自身参数信息封装成投标类通过多智能体通信发送给招标方仓库；
S42：仓库接收到所有招标信息后决定选标并把选标信息封装成选标类通过多智能体通信发送给监控方，监控方根据此投标方是否被多个招标方选中来决定是否进行招标；
S43：机床收到选标信息后根据自身加工状态决定是否应标，如果决定应标则将自身应标信息封装成应标类发送给仓库；
S4中所述招标类的内容包括任务发起方，任务序号，加工属性，材料属性，标准加工时间，订单交货期，订单信息；
S42中所述监控方是否同意进行招标取决于：若有多个招标方同时进行招标，需要根据订单的优先级进行排序，优先级高的优先招标；
S41中所述投标类中信息包括任务应答方，加工负载，投标时刻，预测加工时间，订单信息；
S42中所述选标类包括任务发起方，选择的设备，订单信息；
S43中所述应标类包括是否应标，应标方设备编号，应标方缓冲区编号，订单信息。
2.根据权利要求1所述的一种面向离散车间的完全实时调度方法，其特征在于：S1中所述订单信息包括工件种类、工件尺寸、下单时间和交货时间。
3.根据权利要求1所述的一种面向离散车间的完全实时调度方法，其特征在于：S2中所述车间自身状态包括正在加工工件数量、种类和待加工工件数。
4.根据权利要求1所述的一种面向离散车间的完全实时调度方法，其特征在于：S7中所述物流类包括任务发起方的设备编号、缓冲区编号和交货期，任务接收方的设备编号、缓冲区编号和交货期。
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