[发明专利]基于信息物理模型转换的新能源冲压车间调度系统与方法

说明书

本发明提供一种基于信息物理模型转换的新能源冲压车间调度系统与方法，涉及车间智能生产调度领域。本系统包括包括信息管理模块、信息检测模块以及车间调度模块，通过车间的信息物理融合系统，实时的抓取生产核心数据建立汽车冲压车间生产线和供电系统的信息物理模型，将信息物理模型通过相应的数学计算转换为调度相关参数提供给系统调度模块，调度系统通过NSGA‑Ⅱ多目标调度算法进行调度方案的求解，并通过车间的信息物理融合系统实现制造流程进行控制。

技术领域

本发明涉及车间智能生产调度技术领域，尤其涉及一种基于信息物理模型转换的新能源冲压车间调度系统与方法。

背景技术

在汽车制造生产过程中，车间生产是其基本单位，车生产线是车间生产工艺的重要环节而生产线调度是影响生产制造效率的决定性因素。随着智能制造新模式的出现，以及各种信息技术的融合应用，传统的车间调度模式不足以满足实时性、鲁棒性和准确性等需求，无法对车间生产制造过程中异常事件进行实时动态调整。从而工业车间有了智能调度的需求，同时信息物理系统的出现为智能调度提供了一个全新的途径。因此将信息物理融合系统用于车间调度，是提高制造业生产力的一个重要途径。

随着国家推行降低能源消耗、节能减排工作力度的不断推进，各行业愈来愈重视节能技术在生产和生活中的应用。新能源的应用是经济社会发展的必然趋势,也是建设环境友好型社会的必由之路，而工业企业用电量有占据着社会用电总量的首位,因此在工业企业中推行太阳能发电技术空间巨大，对工业生产来说提高了太阳能利用率，降低了生产成本。在汽车冲压车间供电系统中配备光伏微电网能有效地降低传统化石能源的依靠，降低碳排放率，降低生产成本。

在光伏微电网与电网共同供电的汽车冲压生产线中，多种不同的冲压件在几台冲压机上进行生产，冲压件批量加工。每一种冲压件有多道工序，每道工序需在满足其加工压力的冲压机上进行加工，冲压件的每道工序至少有一台冲压机可选。已知各冲压件每道工序在可选冲压机上的加工时间和能耗，每批冲压件的换模时间已知。调度优化目标是通过确定每批冲压件在各冲压机上的加工顺序、工序加工的开始时间来取得完工时间和车间总能耗最小,太阳能利用率最大的目的。目前汽车冲压车间调度方法都是针对传统冲压车间的生产时间、生产成本、能耗、进行优化，对化石能源的依赖性强，没有考虑到新能源清洁供电，结合信息物理系统进行动态调度的较少，生产效率低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于信息物理模型转换的新能源冲压车间调度系统与方法，通过车间的信息物理融合系统，实时的抓取生产核心数据建立汽车冲压车间生产线和供电系统的信息物理模型，将信息物理模型通过相应的数学计算转换为调度相关参数提供给系统调度模块，调度系统通过NSGA-Ⅱ多目标调度算法进行调度方案的求解，并通过车间的信息物理融合系统实现制造流程进行控制。

一方面，基于信息物理模型转换的新能源冲压车间调度系统，包括信息管理模块、信息检测模块以及车间调度模块；

所述信息管理模块对汽车冲压车间生产过程中的基本信息进行管理，所述基本信息包括冲压车间生产中的资源信息、生产加工工艺信息和生产制造信息；其中所述资源信息包括冲压件的编号、名称、类别，冲压机的编号、名称、功率、用途、冲压能力，物流资源的叉车编号、运输功率，所述生产加工工艺信息包括产品信息的编号、名称、信号，物料清单的零部件种类、数量，工艺路线的工序数量、工序信息、工序对应设备，工序参数的加工时间、加工能耗，所述生产制造信息包括生产任务的任务数量、任务种类、交货期，加工工序的加工设备、加工时刻，通过信息管理功能模块选择不同的信息管理页面，对相应信息的查看，并且实现对相应信息的修改、删除和查询操作。

所述信息监测模块包括设备运行信息监测、设备能耗信息监测以及车间生产异常事件监测；其中异常事件包括冲压机出现故障、物料短缺、冲压机加工时间异常；

所述车间调度模块生成优化调度方案，安排每个冲压件加工顺序，更加高效的组织生产，达到时间最小、能耗最小、太阳能供电量最大等目标，调度模块生成调度方案供车间任务的下发和安排。