[发明专利]断路器数字制造孪生车间的动态重调度预测方法及系统

权利要求书

1.一种断路器数字制造孪生车间的动态重调度预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、对断路器车间进行多粒度映射建模、运动控制及场景优化，建立断路器数字制造孪生车间系统；

步骤S2、确定基于插单事件的断路器车间生产动态重调度数学模型，并基于时间窗口设置和订单查询的预测机制，在所述断路器数字制造孪生车间系统提供的实时孪生数据上进行插单事件时间及内容预测，且进一步通过所预测的插单事件时间及内容来更新所述断路器车间生产动态重调度数学模型；

步骤S3、基于更新后的断路器车间生产动态重调度数学模型，采用多目标回溯搜索优化算法，结合随机键编码和插入式解码方法，在分布式计算平台中进行对该断路器车间生产动态重调度数学模型的高效求解，进而得到的最优的动态重调度预测方案；

所述对断路器车间进行多粒度映射建模、运动控制及场景优化的步骤具体为：

对断路器车间进行车间几何纹理建模、车间层级关系建模、车间设备动作建模、车间语义建模、车间运动控制和车间场景优化；

所述基于插单事件的断路器车间生产动态重调度数学模型是基于预设定义的断路器车间生产动态调度规则自动更新生成的；其中，

所述断路器车间生产动态调度规则具体为，首先生成并执行初始调度方案，若插单事件到达或搜寻到未来更优调度方案，则解码并执行对应的重调度方案，且进一步重新进行重调度预测；若插单事件未到达且未搜寻到未来更优调度方案，则基于时间窗口内的预测时刻的变动进行相应的重调度预测，直到车间生产作业停止；

所述插单事件时间预测是基于时间窗口设置来实现的；所述插单事件内容预测是基于订单查询方法来实现的；

所述时间窗口设置的步骤具体为：

将断路器车间作业时间分为若干预测时刻，并在实时断路器生产作业时获取未来一段时间内的所有预测时刻作为动态插单事件所发生的时间；

所述订单查询方法的步骤具体为：

逐一查询所有未来可能插入的标准采购订单事件，分别生成无新订单插入和有新订单J1~Jn插入的n+1种工况；其中，设置无新订单插入工况是为了在无插单事件发生时实时优化车间后续的生产作业；设置新订单插入工况是为了对各订单插入后的重调度方案进行优化预测。

2.一种断路器数字制造孪生车间的动态重调度预测系统，其特征在于，包括车间系统构建单元、动态重调度数学模型构建及更新单元和动态重调度方案求解单元；其中，

车间系统构建单元，用于对断路器车间进行多粒度映射建模、运动控制及场景优化，建立断路器数字制造孪生车间系统；

动态重调度数学模型构建及更新单元，用于确定基于插单事件的断路器车间生产动态重调度数学模型，并基于时间窗口设置和订单查询的预测机制，在所述断路器数字制造孪生车间系统提供的实时孪生数据上进行插单事件时间及内容预测，且进一步通过所预测的插单事件时间及内容来更新所述断路器车间生产动态重调度数学模型；

动态重调度方案求解单元，用于基于更新后的断路器车间生产动态重调度数学模型，采用多目标回溯搜索优化算法，结合随机键编码和插入式解码方法，在分布式计算平台中进行对该断路器车间生产动态重调度数学模型的高效求解，进而得到的最优的动态重调度预测方案；

所述对断路器车间进行多粒度映射建模、运动控制及场景优化的步骤具体为：

对断路器车间进行车间几何纹理建模、车间层级关系建模、车间设备动作建模、车间语义建模、车间运动控制和车间场景优化；

所述基于插单事件的断路器车间生产动态重调度数学模型是基于预设定义的断路器车间生产动态调度规则自动更新生成的；其中，

所述断路器车间生产动态调度规则具体为，首先生成并执行初始调度方案，若插单事件到达或搜寻到未来更优调度方案，则解码并执行对应的重调度方案，且进一步重新进行重调度预测；若插单事件未到达且未搜寻到未来更优调度方案，则基于时间窗口内的预测时刻的变动进行相应的重调度预测，直到车间生产作业停止;

所述插单事件时间预测是基于时间窗口设置来实现的；所述插单事件内容预测是基于订单查询方法来实现的；

所述时间窗口设置的步骤具体为：

将断路器车间作业时间分为若干预测时刻，并在实时断路器生产作业时获取未来一段时间内的所有预测时刻作为动态插单事件所发生的时间；

所述订单查询方法的步骤具体为：

逐一查询所有未来可能插入的标准采购订单事件，分别生成无新订单插入和有新订单J1~Jn插入的n+1种工况；其中，设置无新订单插入工况是为了在无插单事件发生时实时优化车间后续的生产作业；设置新订单插入工况是为了对各订单插入后的重调度方案进行优化预测。