柔性搬运系统的智能作业调度方法研究
发布时间：2020-05-30 19:39
【摘要】：物料搬运是企业内部物流过程中出现频率最高的物流活动,它需要占用很多的时间和消耗很多的劳动。以自动导引车系统、穿梭车系统等为代表的柔性搬运系统FHS (Flexible handling System)因为具有自动化程度高、性能优越等优点使其在烟草、电子、制造、仓储、服务等企业的物料搬运中得到了越来越广泛的应用。作业调度是影响FHS性能的关键因素之一,对FHS的作业调度问题进行研究具有重要的理论意义和实用价值。本文在对相关研究现状进行分析的基础上,对文献中的FHS作业调度方法进行了分析和梳理并进行了深入研究,指出了目前存在的问题及需要进一步研究的内容。研究内容主要包括基于指派规则的FHS作业调度方法、基于滚动优化策略的FHS作业调度方法和基于多智能体系统的FHS分布式作业调度方法等。在仿真研究的基础上,通过实验对本文提出的部分作业调度方法进行了验证。本文的具体研究工作如下：(1)基于指派规则的FHS作业调度方法研究。指派规则是高度动态随机的FHS常见的调度方法,针对文献中现有指派规则没有考虑同一小车前后任务联系性的问题,提出了改进的带时间阀值最近小车优先、改进的基于距离和任务等待时间的指派规则,它们能在一定程度上减少小车空跑,从而改进FHS性能；为了做到系统效率与服务质量的兼顾,提出了一种混合指派规则,该指派规则中,当任务比较密集时采用简单的最近小车优先指派规则；当任务到达率不高时,采用自适应的多属性指派规则,通过神经网络周期性的预测各属性权值来达到调度方法与FHS动态性相适应的目的。自适应多属性指派规则的成本函数同时考虑了小车空跑距离、任务等待时间和站点缓冲区状态等几个影响FHS性能的因素,利用任务小车比、任务等待时间均衡系数和站点缓冲区状态均衡系数等作为神经网络的输入,成本函数中各属性的权重作为神经网络的输出,最后利用匈牙利算法根据成本函数值矩阵完成作业调度。实例仿真表明,本文提出的混合指派规则能有效的改进FHS性能,在各种参数设置环境下具有较好的鲁棒性。(2)基于滚动优化策略的FHS作业调度方法研究。指派规则非常符合FHS动态随机性的特点且容易执行,但指派规则属于即时调度,缺乏长远规划,不能有效的利用提前任务信息来为作业调度服务。针对这个问题,本文提出了基于启发式算法的滚动优化作业调度方法,建立了以最小化平均任务等待时间为优化目标的FHS作业调度问题的数学模型,提出了混合遗传退火算法来的求解方法,利用混合遗传退火算法结合滚动优化的策略来完成FHS的作业调度。仿真结果表明,基于启发式算法的滚动优化策略相比指派规则能更有效的利用提前任务信息,同时两种启发式算法下的滚动优化动态作业调度方法比较表明,混合遗传退火算法相比基本遗传算法具有更好的性能。(3)基于多智能体系统的FHS分布式作业调度方法研究。指派规则、滚动优化等集中式作业调度方法虽然有结构比较简单、便于总体协调等优点,但也存在系统可靠性差、信息传输效率低和难以应用于大规模系统的缺点。针对这个问题,本文提出了一种基于多智能体系统的FHS分布式作业调度方法,详细设计了FHS作业调度问题多智能体系统模型的体系结构、各智能体的行为、协商机制、竞拍值计算、特殊情况的处理机制等多智能体系统的相关要素,设计了允许小车智能体间交换任务和任务智能体有条件重新拍卖的方式来优化调度方案。通过仿真对所提出的方法进行了验证,仿真结果表明,相比传统的集中式作业调度法,在系统参数变化时,基于多智能体系统的作业调度方法具有较好的环境适应性、更稳定的综合性能。(4)实验测试。介绍了某烟草企业滤棒生产线智能穿梭车系统及某公司穿梭车控制系统,在该控制系统环境下进行了调度系统的设计与调度方法的实现,通过某烟草企业滤棒生产线智能穿梭车系统对本文提出的混合指派规则及两种传统指派规则进行实验测试。测试结果表明,本文提出的混合指派规则相比传统指派规则能较有效的改进FHS性能。本项研究是仿真技术、运筹学、人工智能和控制技术的交叉与渗透,对求解不同应用环境下的FHS作业调度问题进行了有益的探索,其研究成果可以为企业内部物流系统提供决策支持,对降低企业物料搬运成本具有重要的理论价值和工程应用价值。
【图文】：
安全性好等优点。在现代物流系统中，ＦＨＳ具有相当的科技含量，能帮助企业实逡逑现灵活、经济、高效的无人化生产和提供自动高效的服务。ＦＨＳ有不同的类型，逡逑常见的有ＡＧＶ系统、ＲＳＶ系统和ＤＣＶ系统等（如图１．２）。逡逑ＰＰW逡逑W幽、．－，，a懰浊砂崆煞掊危拢龋祝停常拢牛龋慑义希粒牵窒低冲危遥樱窒低冲危模茫窒低冲义贤迹保膊煌嘈偷模疲龋渝义希疲椋纾澹保插澹模椋妫妫澹颍澹睿翦澹簦穑澹箦澹铮驽寤邋澹疲龋渝义希疲龋樱阌晌锪魃衔幌低场⒖刂葡低场⑼ㄑ断低场⒊涞缦低臣笆坎坏鹊闹清义夏馨嵩顺档裙钩桑湫徒峁谷缤迹保乘尽＃疲龋拥目刂剖峭ü锪魃衔幌低场⒌劐义厦婵刂葡低臣俺翟乜刂葡低常日咧涞南嗷バ魍瓿傻摹Ｎ锪魃衔幌低巢嵩隋义先挝瘢孛婵刂葡低掣涸鹑挝窈统盗镜牡鞫龋盗狙≡窈鲜实穆肪恫⑷繁＝煌ㄥ义贤ǔ翟乜刂葡低掣涸鹁咛迦挝竦闹葱小：芏嘀悄馨嵩顺凳牵仔畹绯匚﹀义系模钡缌坎蛔闶保虻孛婵刂葡低撤⒊龀涞缜肭螅玫皆市砗螅巴涞缯境溴义系纾涞缙诩洌顺盗静徊斡敕峙淙挝瘛ｅ义细咝А⒘榛詈椭悄苁牵疲龋蛹际跷蠢吹姆⒄狗较颉Ｏ嘈旁诓痪玫慕矗悄苠义匣模疲龋咏嶂鸩酱娲车奈锪习嵩松璞
本文编号：2688619
【图文】：
安全性好等优点。在现代物流系统中，ＦＨＳ具有相当的科技含量，能帮助企业实逡逑现灵活、经济、高效的无人化生产和提供自动高效的服务。ＦＨＳ有不同的类型，逡逑常见的有ＡＧＶ系统、ＲＳＶ系统和ＤＣＶ系统等（如图１．２）。逡逑ＰＰW逡逑W幽、．－，，a懰浊砂崆煞掊危拢龋祝停常拢牛龋慑义希粒牵窒低冲危遥樱窒低冲危模茫窒低冲义贤迹保膊煌嘈偷模疲龋渝义希疲椋纾澹保插澹模椋妫妫澹颍澹睿翦澹簦穑澹箦澹铮驽寤邋澹疲龋渝义希疲龋樱阌晌锪魃衔幌低场⒖刂葡低场⑼ㄑ断低场⒊涞缦低臣笆坎坏鹊闹清义夏馨嵩顺档裙钩桑湫徒峁谷缤迹保乘尽＃疲龋拥目刂剖峭ü锪魃衔幌低场⒌劐义厦婵刂葡低臣俺翟乜刂葡低常日咧涞南嗷バ魍瓿傻摹Ｎ锪魃衔幌低巢嵩隋义先挝瘢孛婵刂葡低掣涸鹑挝窈统盗镜牡鞫龋盗狙≡窈鲜实穆肪恫⑷繁＝煌ㄥ义贤ǔ翟乜刂葡低掣涸鹁咛迦挝竦闹葱小：芏嘀悄馨嵩顺凳牵仔畹绯匚﹀义系模钡缌坎蛔闶保虻孛婵刂葡低撤⒊龀涞缜肭螅玫皆市砗螅巴涞缯境溴义系纾涞缙诩洌顺盗静徊斡敕峙淙挝瘛ｅ义细咝А⒘榛詈椭悄苁牵疲龋蛹际跷蠢吹姆⒄狗较颉Ｏ嘈旁诓痪玫慕矗悄苠义匣模疲龋咏嶂鸩酱娲车奈锪习嵩松璞
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