基于知識管理的車間調度規(guī)劃

王傲勝WANG Ao-sheng

（河南質量工程職業(yè)學院，平頂山 467001）

（Henan Quality Polytechnic，Pingdingshan 467001，China）

0 引言

車間生產調度是先進制造系統實現管理技術、運籌技術、優(yōu)化技術、自動化技術和計算機技術發(fā)展的核心，是制造業(yè)生產中最活躍和生產系統研究的前沿問題之一。MAS（Multi-System）是一種分布式自主系統，各Agent 之間通過智能行為協調它們的知識、目標、技巧和規(guī)劃，聯合起來采用行動或求解問題。本文把制造知識有效地整合到車間的制造過程并進行優(yōu)化，論述知識管理下車間調度問題。

1 生產調度問題

假設生產調度問題研究對象為：生產任務每個環(huán)節(jié)由若干個生產單元構成，生產單元包含生產因子（人員、設備、原材料、方法、環(huán)境等），輔助因子（檢修、運輸、輔助等），經濟因子（生產率、能耗、工資、損耗、時間等）。調度做以下假設：

①特定訂單各生產環(huán)節(jié)生產因子關系不變。優(yōu)化使生產符合均衡生產要求。

②支持因子是生產過程中公共資源，是調度要素，是生產調度研究的主要對象。

③各生產單元經濟因子是在生產調度時的目標要素，存在不確定性和多目標優(yōu)化問題。

為了滿足以銷定產的快速調度需求，每個生產要素Agent 體根據需要向調度系統發(fā)出資源申請，從調度處獲得所需要的資源，響應其他單元任務。車間內部生產異常和不確定性的存在，生產要素沖突和閑置現象經常發(fā)生，所以調度必須基于車間當前知識進行動態(tài)優(yōu)化。

2 制造車間生產抽象化描述

將車間抽象化為三個層次：車間管理層、生產層、支持層，對應圖1 中三行。第一行為車間管理，各管理環(huán)節(jié)如CAPP、ERP、CAE 等分別作為一個Agent，信息化程度很高，不是本文研究對象。第二行為生產層，環(huán)節(jié)Agent 中設備屬性不易移動，位置屬性值基本為定值，在訂單不穩(wěn)時，對物流資源（天車、叉車等）依賴較大。第三行為生產支持層，由各類生產支持資源Agent（如天車）集合體構成，接受并響應各類Agent 申請，擔負主動向Manager 報告故障，處理簡單故障，為生產層服務，受管理層指揮，是調度中最活躍的因素。Agent 在收到與查詢相關的信息后，一些資源Agent 形成自己獨有的調度機制，直接響應各類申請，主動向信息需求者提供信息以及相關服務，響應函數是整個車間調度的重點、難點。車間調度服從以下原則：①生產調度必須服從生產工藝要求，必須按工藝要求順序進行。②生產調度促進新的均衡生產產生。新訂單導致均衡生產被打破，調度期望以最小代價優(yōu)化可調環(huán)節(jié)盡可能接近均衡生產要求。③支持因子生產調度服從生產環(huán)節(jié)需求，服從經濟原則，避免浪費和沖突。優(yōu)先響應造成車間總體損失大的環(huán)節(jié)，避免某種資源集中響應。④滿足時間需求的最小投入原則，完工時間必須滿足訂單需要情況下，進行成本優(yōu)化。

3 Agent 集合體知識獲取

車間生產環(huán)節(jié)地點固定、任務繁重、環(huán)境惡劣，隨著傳感設備及物聯網的發(fā)展，Agent 資源采集應該簡便、可靠性高，達到虛擬車間和現實車間結合。網絡結構如圖2，有三種類錄入Agent 特征值方式。集中錄入單元Agent 在車間設置錄入站，采集、錄入數據采集，獲取生產、設備狀況等信息。環(huán)節(jié)錄入單元Agent 通過環(huán)節(jié)終端設備帶有的網絡接口輸入采集、錄入知識。自動采集單元具有資源調度率高、接口復雜的資源Agent 等充分利用傳感器自動采集及時輸入車間數據庫以保證迅速及時調度。實時策略對Agent 屬性進行分類、分機管理以滿足不斷變化的車間Agent 的請求。

4 生產調度的優(yōu)化

車間調度存在兩類問題：前面環(huán)節(jié)生產不足導致后繼環(huán)節(jié)停工和前面環(huán)節(jié)過剩導致后繼環(huán)節(jié)阻塞問題。在以銷定產的生產模式下，車間建設初期按照均衡生產要求，環(huán)節(jié)要素構成的Agent 集合體不再是完全剛性的，需要考慮柔性Agent 集合體與剛性Agent 集合體的搭配，以最小投入達到最大柔性效果，產品變動時，通過簡單Agent 集合體調整促進新的柔性Agent 集合體產生與新的流程再造，達到以最小的移動、整合達到新的均衡，減少兩類問題的產生。滿足服務整體效益優(yōu)先，整體生產時間最小或整體經濟損失最小，提高作業(yè)滿意率，減少作業(yè)環(huán)節(jié)擁堵現象。

5 結語

綜上所述，本文的研究對在以銷定產的生產模式下，知識制造系統的建立，充分利用制造資源，提升制造企業(yè)核心競爭力，推動企業(yè)敏捷制造、網絡制造的發(fā)展和應用具有一定的理論和現實意義。

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