智能工厂设计仿真 课件 第4 章 智能工厂任务的调度与优化技术 .pptx

智能工厂设计仿真

第4章智能工厂任务的调度与优化技术

4.1智能工厂任务的调度与优化技术概述

4.2智能工厂数字车间的结构与分布式执行控制4.2.1数字车间的结构

4.2智能工厂数字车间的结构与分布式执行控制

4.2智能工厂数字车间的结构与分布式执行控制4.2.2数字车间的分布式执行控制

4.2智能工厂数字车间的结构与分布式执行控制1）总控层：主要由数字车间业务功能模块组成的上层控制系统，负责生产计划制订、规划排产、资源管理与调度等。2）网络通信协议层：即工业网关，用于负责各层级之间的数据通信。3）设备控制器层：负责解析总控层下发的执行指令（即指令加工代码），并将其转化成硬件的调度指令，进而控制设备去执行具体动作。4）设备层：指与生产有关的全部生产设备，包括刀库、物料库、机械手与数控机床等。

4.3智能工厂数字车间控制系统的执行流程

4.3智能工厂数字车间控制系统的执行流程4.3.1产前准备阶段

4.3智能工厂数字车间控制系统的执行流程4.3.2排产仿真阶段4.3.3加工生产阶段（1）数据流在数字模拟仿真成功之后，生产线系统根据排产的结果以及产品的工艺信息，向仓库管理系统（WarehouseManagementSystem,WMS）发布一个发料流程，然后WMS根据发料流程向MES反馈一份配料单的信息（包括材料的位置、品质、出人库时间等），系统得到配料单的信息后，用AGV将物料运送至加工中心，再向系统反馈一个交接信息，系统收到交接信息后，向加工中心发布加工指令，加工中心根据在排产阶段收到的指令单开始进行相应的加工。（2）物流调度通过数据流的介绍可以发现，生产过程中物料的及时转运是十分重要的。

4.3智能工厂数字车间控制系统的执行流程

4.3智能工厂数字车间控制系统的执行流程4.3.4分析评价阶段

4.3智能工厂数字车间控制系统的执行流程

4.4数字车间的调度系统4.4.1数字车间的设备通信技术1.数字车间总控平台的结构（1）整体结构如图4-10所示，基于微服务架构的数字车间总控平台的整体结构分力三大部分，分别是软件服务层、平台及服务层与基础设施层。（2）平台服务集成方案在微服务系统中，由于微服务单独部署在Docker中运行，在运行期间可能随时发生改变（如服务销毁或者克隆），因此如何快速发现服务并集成是十分重要的。

4.4数字车间的调度系统1）基于RESTful接口调用方式进行集成。2）基于消息队列的消息驱动方式进行集成。

4.4数字车间的调度系统2.分布式事务一致性方案（1）分布式事务一致性概述数据库事务是指由一组数据库操作序列组成的集合，这组操作要么全部执行成功，要么全部执行失败、回滚（Rollback）。

4.4数字车间的调度系统

4.4数字车间的调度系统（2）基于消息队列的分布式事务一致性方案针对上述两种方式的优缺点进行分析，本文提出一种基于消息队列异步操作的分布式事务提交设计方案，用于实时性要求不高的分布式事务提交场合。

4.4数字车间的调度系统1）主服务向事务消息管理发送事务消息，表不需要提交分布式事务。2）事务消息管理接收到主服务发送的消息后，反馈一条确认消息，表明事务消息已经成功到达。3）主服务收到反馈的确认消息后，开始提交本地事务。4）此时分为两种情况：一是主服务提交本地事务后，需要向事务消息管理发送提交结果，事务消息管理收到结果后，首先会反馈一条确认消息表明已收到，然后根据结果进行处理。5）从服务从队列中获取事务消息后进行处理（即提交本地事务），每个从服务执行成功后，反馈执行成功的消息，事务消息管理收到后，则反馈给主服务表示分布式事务提交成功。4.4.2基于ECode流程的建模技术（1）ECode模型的提出控制器之间的接口契约不仅需要保证能够完成数据传输，还需要对传输数据的语义规范进行设计，即语义数据模型定义。（2）ECode的语义模型1）ECode模型的信息。

4.4数字车间的调度系统2）ECode的数据格式。

4.4数字车间的调度系统3）ECode的数据模型。

4.4数字车间的调度系统（3）ECode的执行管理ECode是具有生命周期的，每一层级ECode都有其生命周期，父指令的生命周期包含子指令的生命周期，全部子指令的生命周期共同构成了父指令的整个生命周期。4.4.3数字车间的排产调度过程与刀具约束（1）排产调度过程生产线的排产调度过程如下：系统接收到上层或管理人员下发的工单任务后会进行合法性检测，通过检测后会进行规划计算，在规定的规划时间后根据当前最优的调度结果进行指令的下发和执行。（2）刀具约束刀具是机床加工过程中的重要资源，其调度结果在很大程度上会影响加工的效率。

4.4数字