【技術實現步驟摘要】
本申請屬于智能制造，更具體地，涉及一種基于多容量移動機器人的作業車間調度方法及系統。
技術介紹
1、車間調度技術是現代制造業中的重要環節，它通過優化生產流程、提高資源利用率、減少生產成本、提升產品質量等方面，幫助企業提高生產效率，增強市場競爭力。同時，車間調度技術還可以提供實時數據和分析報告，為管理層提供決策支持，實現生產過程的透明化管理。隨著技術的進步，車間調度技術在現代制造業中的作用將越來越重要。
2、生產任務的執行往往取決于物料是否及時送達，而運輸資源的調度也與生產任務的進展緊密相關。傳統車間調度方法中，物料傳輸和生產任務執行是獨立的模塊，二者之間缺乏協同優化機制，這在復雜車間環境中將成為瓶頸，影響生產車間的整體生產效率。另外，傳統車間調度方法中，agv每次只能運輸單個物料，但是現代移動機器人具備了更大的儲存空間，能夠實現多個物料的同時運輸和多任務的并行執行，意味著調度不僅需要考慮如何優化加工機床和生產任務之間的分配，還要兼顧物料在不同工序和站點間的高效運輸，這對資源協調和任務調度提出了更高的要求。調度復雜性的增加進一步加大了對算法和數據處理能力的需求，傳統的調度優化方法難以應對這些新挑戰。
技術實現思路
1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本申請提供了一種基于多容量移動機器人的作業車間調度方法及系統，其目的在于解決現有車間調度方法無法滿足更高效生產任務的技術問題。
2、為實現上述目的，第一方面，本申請提供了一種基于多容量移動機器人的作業車間調度方法
3、s1、將作業車間調度方案描述為多容量移動機器人執行運輸任務的過程；
4、s2、收集加工任務、車間布局和多容量移動機器人的相關參數；
5、s3、根據加工任務和運輸任務的耦合關系，以及多容量移動機器人的容量限制構建約束模型；
6、s4、以約束模型為調度方案的限制，以調度方案用時最短為優化目標，基于alns算法對調度方案進行初始化以及迭代優化，最終得到最優調度方案。
7、優選的，所述步驟s1具體為：將作業車間中每個加工任務都綁定一對運輸任務，所述一對運輸任務分別為裝載任務和卸載任務；將所有裝載任務和卸載任務的執行順序，以及執行各個裝載任務和卸載任務的多容量移動機器人作為待求解的調度方案。
8、優選的，在每個工件的最后一個加工任務之后添加一個工件回庫任務，將所述工件回庫任務綁定一個裝載任務和一個卸載任務。
9、優選的，所述步驟s4中基于alns算法對調度方案進行初始化以及迭代優化，最終得到最優調度方案，具體包括以下子步驟：
10、s41、基于貪心算法，調度方案的每個執行步驟，都選擇執行時間最少的運輸任務以及執行該運輸任務的多容量移動機器人，由此得到初始化調度方案；
11、s42、使用多種摧毀算子和修復算子對調度方案進行破壞和修復，不斷生成新的調度方案；
12、s43、使用多種局部搜索算法，對新的調度方案進行進一步改進；
13、s44、采用模擬退火思想來判斷是否用新的調度方案迭代原調度方案，并且為每個算子進行打分來選擇最合適的算子參與調度方案的更新，實現自適應的過程；
14、s45、判斷迭代次數是否達到設定值，是則輸出本次迭代所得的調度方案，否則迭代次數加一并跳轉到步驟s42。
15、優選的，采用兩段式編碼描述調度方案中的每個執行步驟，第一段編碼描述每個執行步驟中的運輸任務，第二段編碼描述執行所述運輸任務的多容量移動機器人。
16、優選的，所述摧毀算子包括以下一種算子或多種算子的組合：隨機摧毀算子、最長等待時間摧毀算子、最長完成時間摧毀算子和shaw摧毀算子；
17、所述修復算子包括以下一種算子或多種算子的組合：隨機插入算子、深度貪心插入和regret插入算子；
18、所述局部搜索算法包括以下一種算法或多種算法的組合：車輛互換搜索算法和dp任務交換搜索算法。
19、優選的，所述s3中，加工任務和運輸任務的耦合關系具體包括：
20、每個運輸任務之后有且僅有一個運輸任務；每個運輸任務之前有且僅有一個運輸任務；每個運輸任務都被執行且只能被執行一次；所有運輸任務的執行順序具有唯一性；
21、每個加工任務之后有且僅有一個加工任務；每個加工任務之前有且僅有一個加工任務；每個加工被分配給一個加工機床；
22、將每個多容量移動機器人的起始運輸任務固定；給每個運輸任務固定起始運輸任務，前后排序的運輸任務會被分配給同一個起始運輸任務；將一對運輸任務分配給同一個起始運輸任務；
23、工件加工任務在對應卸載任務之后；多容量移動機器人在執行完當前運輸任務后才能執行下一個運輸任務；任務完成時間等于任務開始時間與任務執行時間之和，對于加工任務，任務的執行時間為加工耗時，對于運輸任務，任務的執行時間為運輸耗時；
24、裝載任務要等裝載對象工件完成加工任務才能執行，卸載任務要等待將要卸載的機床上排序在前的加工任務完成后才能執行；裝載任務要等上一道加工任務的卸載任務完成后才能開始，卸載任務要等待對應裝載任務完成后才能開始；
25、調度方案用時為所有卸載任務結束時間中的最大值。
26、優選的，所述s3中，多容量移動機器人的容量限制，具體包括：多容量移動機器人在執行裝載任務后容量加1，執行卸載任務后容量減1；定義多容量移動機器人的最大容量。
27、第二方面，本申請提供了一種基于多容量移動機器人的作業車間調度系統，所述系統包括以下部分：
28、方案描述模塊，用于將作業車間調度方案描述為多容量移動機器人執行的運輸任務過程；
29、參數收集模塊，用于收集加工任務、車間布局和多容量移動機器人的相關參數；
30、約束構建模塊，用于根據加工任務和運輸任務的耦合關系，以及多容量移動機器人的容量限制構建約束模型；
31、方案迭代模塊，用于以約束模型為調度方案的限制，以調度方案用時最短為優化目標，基于alns算法對調度方案進行初始化以及迭代優化，最終得到最優調度方案。
32、第三方面，本申請提供一種電子設備，包括：存儲器，用于存儲程序；處理器，用于執行存儲器存儲的程序，當存儲器存儲的程序被執行時，處理器用于執行第一方面或第一方面的任一種可能的實現方式所描述的方法。
33、第四方面，本申請提供一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，當計算機程序在處理器上運行時，使得處理器執行第一方面或第一方面的任一種可能的實現方式所描述的方法。
34、第五方面，本申請提供一種計算機程序產品，當計算機程序產品在處理器上運行時，使得處理器執行第一方面或第一方面的任一種可能的實現方式所描述的方法。
35、總體而言，通過本申請所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：
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1.一種基于多容量移動機器人的作業車間調度方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的作業車間調度方法，其特征在于，所述步驟S1具體為：將作業車間中每個加工任務都綁定一對運輸任務，所述一對運輸任務分別為裝載任務和卸載任務；將所有裝載任務和卸載任務的執行順序，以及執行各個裝載任務和卸載任務的多容量移動機器人作為待求解的調度方案。
3.根據權利要求2所述的作業車間調度方法，其特征在于，在每個工件的最后一個加工任務之后添加一個工件回庫任務，將所述工件回庫任務綁定一個裝載任務和一個卸載任務。
4.根據權利要求1所述的作業車間調度方法，其特征在于，所述步驟S4中基于ALNS算法對調度方案進行初始化以及迭代優化，最終得到最優調度方案，具體包括以下子步驟：
5.根據權利要求1或4所述的作業車間調度方法，其特征在于，采用兩段式編碼描述調度方案中的每個執行步驟，第一段編碼描述每個執行步驟中的運輸任務，第二段編碼描述執行所述運輸任務的多容量移動機器人。
6.根據權利要求4所述的作業車間調度方法，其特征在于，所述摧毀算子
7.根據權利要求1所述的作業車間調度方法，其特征在于，所述S3中，加工任務和運輸任務的耦合關系具體包括：
8.根據權利要求1所述的作業車間調度方法，其特征在于，所述S3中，多容量移動機器人的容量限制，具體包括：多容量移動機器人在執行裝載任務后容量加1，執行卸載任務后容量減1；定義多容量移動機器人的最大容量。
9.一種基于多容量移動機器人的作業車間調度系統，其特征在于，所述系統包括以下部分：
10.一種電子設備，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于多容量移動機器人的作業車間調度方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的作業車間調度方法，其特征在于，所述步驟s1具體為：將作業車間中每個加工任務都綁定一對運輸任務，所述一對運輸任務分別為裝載任務和卸載任務；將所有裝載任務和卸載任務的執行順序，以及執行各個裝載任務和卸載任務的多容量移動機器人作為待求解的調度方案。
3.根據權利要求2所述的作業車間調度方法，其特征在于，在每個工件的最后一個加工任務之后添加一個工件回庫任務，將所述工件回庫任務綁定一個裝載任務和一個卸載任務。
4.根據權利要求1所述的作業車間調度方法，其特征在于，所述步驟s4中基于alns算法對調度方案進行初始化以及迭代優化，最終得到最優調度方案，具體包括以下子步驟：
5.根據權利要求1或4所述的作業車間調度方法，其特征在于，采用兩段式編碼...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許劍鋒，白龍，章含坤，謝法吾，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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