面向模具车间机器人制造单元任务调度策略.pdf

技术 模具机器人制造单元具有 以下特点，如工件在各 台机 分别为原始 节点 (表示为 “0”)和最终 节 点 (表示 为 器上加工工艺路线安排具有不确定性 ，工件在各机床上 的 “’)，其加工工时均为 0；C为所有合取弧 (实线)的集 加工存在等待性 ，待加工工件 的顺序具有不确定性等 。此 合 ，对应于同一工件上 的工艺路线的顺序约束 ，每条合取 外 ，为 了提高作为关键资源 的机器人的利用效率 ，需要考 弧上都标注一个正 的权值 ，表示合取弧 的始节 点所对应 虑机器人的运送时间来综合研究调度任务的分配。 序的加1二工时 ；D 为所有析取边 (工件)的集合 ， 一般用 为 了简化 问题复杂性 ．假设 已知每个]_件在各个机器 虚线表示 ，每一条析取边将需在同一机床上力1【』的__『序两 上的加工次序和每个1二件 的各个 1二序的加工时间，同时满 两相连 ；D 为所有析取边 (机器人)的集合 ， 一般也用虚 足 以下约束条件 ： 线表示 ，每一条析取边将 需要机器人操作 的丁序两炳相 ① 同 一时刻同一台机器只能加 一个零件； 连。按照析取 图的模型 ．作业计划的求解任务是确定析取 ② 每个T件在某一时刻只能在 一台机器上加 1二，且操 中所有析取边 的方 向 (即确定机器上工件 的加 顺序)， 作不可 中断 ： 得到一个非循环有 向图使得某个性能指标达到最优 。每个 ③ 同一．[件的T序之间有先后约束，不同1件的 序 无环路 的单 向图对应于一类可行调度 ．每一个可行调度必 之 问没有先后约束 ； 定会有一个无环路单 向图与之对应 ，而且这一调度顺序 的 ④ 不同工件具有相同的优先级； 最优解 的加l【周期就等于相应无环路 图的最长路径 的长 ⑤ 机器人单元中只有一台机器人，机器人一次运输只 度。而本文的调度 问题就对应于如何确定 图中虚线弧的方 能搬运一个工件 ： 向，即确定各机床和机器人工序的操作次序 ．形成一一个无 ⑥ 机床之间存在无限缓冲。 环路 的单 向图，使得 图中的最长路径尽可能的小 因此 ．模具机器人制造单元调度问题可描述如下 ：给 具体而 言，对于每个工件 (i=1，2，… ，n)，一f人 定 m 台机床和 n个工件 ．每个工件按一定的lT序顺序进行 心一1个运输操作 时间 (i=1，2，…，n， =1，2，…． 加工 ．要求确定与工艺约束条件相容的各机器上所有工件 吼一1)，按照 0一 一0 1)的操作顺序 。 一 ∈DR意味 的加工开始时刻、完成时刻、加工次序 ，使工件组的最大 着机器人将要完成两个可能的机器人运输操作 n 和 咒 。 完工 时间最小 。 当工件在机床 ，M 运动之 间时 ，用 G (k，／=1，…， 一 般而言，机器人是制造单元 的瓶颈资源 。针对机器 m)表示在 同样 的运输路线 中所有 的运输操作集合 。如图 人运输时间的处理问题 ．把机器人当作一台特殊 的加工机 2所示 ，当 ∈G ， ∈G 时 ，即机器人操作 在机床 床 ，它可以参与所有的运输工序操作 ，其空载运行时间可 ％ ， 运动 ，同时机器人操作 在机床 ， 运动时 ， 以看作是机器人 的工序相关的准备时间 (Set～up—time)。 产生 的空运载时间对为 (t，t)，当机器人按 一 方 这样一来 ，机器人单元调度 问题就转化为 ，n台普通机床和 向运输时 ，得到空运时间 t，反之得到空运时间为 t 。 一 台 “特殊 ”机床 的调度 问题 。工件 i(i=1，2，…， ) 其