[发明专利]基于Virtual-Hub的网络协作生产调度系统及其自适应调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产协作和控制的方法及系统，尤其是一种制造行业网络生产环境下的生产协作和控制的方法及系统。

背景技术

网络化协作生产过程是一种单元化的、自治的、并行的、虚拟的、分布式的制造过程，制造企业为了完成共同任务而动态地组织在一起。这种多企业协作生产模式，由于各企业分别参与多条生产链，纵横交错形成一个复杂生产系统。网络化制造各参与企业处在一个动态多变的环境中，企业生产内部和外部环境的不确定性和动态性增加，而不确定事件的发生则是协作生产企业生产计划调度动态调整的诱发因子。依据产生根源，多企业协作生产中的不确定事件可以分为三种：一为企业生产制造过程本身的突发事件，主要是指企业内部关键设备故障或其他不可抗拒的外界因素导致制造过程的延误和中断；二是下游企业或项目发起人要求提前交货、紧急订单插入、原分工任务的取消或修改；三是上游协作企业无法按时按量提供物料或配件等。因此，在网络化生产环境下，需要对协作企业的生产进度和生产计划进行动态监控，同时参与企业个别内部生产计划的调整要以尽量不影响生产链上其他企业为目标。

经对现有技术的发明专利检索后发现，中国专利申请号为：200710192015.2，发明名称为：一种由计算机实现的自适应选择动态生产调度控制系统。该专利申请提出了一种自适应选择动态生产调度控制系统，该技术引入调度目标函数并提出一种调度优化方法，在现有调度规则的基础上，通过学习器与制造系统不断交互而获取有效的调度知识，用于优化生产过程。但该发明只适用于不稳定的、时变的车间动态生产调度且未涉及企业间的协作生产调度。

其他网络协作生产的生产调度问题有一定类似性的供应链及虚拟企业的生产计划调度方面的研究主要有以下几种：

(1)Liverpool大学的D.F.Kehoe等提出了一种供应链的生产计划与控制策略，并建立了面向Web的生产计划与调度的C/S模型。

(2)法国MACSI项目的Latifa Ouzizi等提出了基于Agent的虚拟企业的体系结构和基于协商的计划模型和运行框架。

(3)东北大学的王宛山等构建了一种异地生产协同调度框架，并基于此调度框架进行动态仿真计算，求出企业外协生产与内部调度之间的可行解。

综合文献的研究概况可以看出，目前对于供应链和虚拟企业的生产计划调度方面的研究主要集中在对体系结构和框架方面，缺少完整的专门面向网络协作生产的、实现系统整体优化的生产计划调度方案，该部分的工作有待提高以满足实际的需要。

在进一步的检索中，至今尚未发现与主题关键词″网络协作生产″、″Virtual-Hub″和″自适应调度″相同或者类似的文献报道及发明专利。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于Virtual-Hub的网络协作生产调度系统及其自适应调度方法，以解决背景技术中存在的不足。一方面基于Virtual-Hub提供一种适用于网络环境下多企业协作生产调度系统，屏蔽多企业生产信息共享的复杂性，便于协作企业进行合作生产；另一方面基于多目标的启发式搜索算法，提供一种网络协作生产下企业内部的自适应调度方法，实现动态地调整本企业的调度计划。

本发明的技术方案如下：

一种基于Virtual-Hub的网络协作生产调度系统。Virtual-Hub是一种基于Web协议标准和J2EE技术的虚拟平台，主要针对多企业协作生产过程中面临的各种不确定性、实时生产信息共享、生产计划同步和动态调整等需求而搭建的一个多企业协作生产过程同步的″虚拟空间″，以屏蔽多企业生产信息共享的复杂性，完成生产节点的动态监控，达到协调合作目的，促进企业间的广泛协作生产。Virtual-Hub从设计实现上分为三部分：

表现层主要是负责将信息准确快速地展现给用户。设计时将表现层的结构、样式和行为在不同的文件中完成，并采用AJAX技术来支持用户的异步请求，使得多企业在协同制造环境中有着较快的访问速度。

业务层主要处理参与企业的各种请求，调用各种工作流，控制整个系统的运行。业务层设计时分成三块：控制器模块负责处理用户各种请求；服务模块处理复杂的工作流，如订单任务的分配、异常任务的调度等；访问模块则处理数据库的访问工作，主要与数据库打交道，数据库访问细节均封装在该层中，如数据库驱动的类型等。

数据层负责安全合理地存储并管理企业的业务数据，该层保存的是企业的各类生产信息，如产品信息、设备信息和设计数据等。