[发明专利]面向能耗的离散制造系统资源的动态配置方法

摘要

本发明涉及一种面向能耗的离散制造系统资源的动态配置方法，步骤包括加工任务能耗模型建立，面向加工任务的与制造设备资源的动态加工单元构建，基于能耗的动态加工单元模型配置，基于能耗的动态加工单元配置信息跟踪与交互，配置方案的分类归档。本发明经过制造设备资源与加工任务分组形成动态加工单元，再在能耗基础上将任务工序集合与制造设备加工能力进行映射后，建立面向最小化能耗的制造系统资源的动态单元配置模型；通过资源配置服务器建立资源配置方法库，为最优化能耗方案的寻求建立起详细的数据支持；对离散制造环境进行加工联网，加强设备节点与任务节点的联系，对制造设备资源的动态配置和优化提供信息窗口，提高了人机交互速度。

主权项

面向能耗的离散制造系统资源的动态配置方法，其特征是，包括以下步骤：(1)加工任务能耗模型的建立：假设需要加工的任务有m种，它们的工序集合分别为加工任务工序的加工时间集合为加工任务的要求完成时间集合为LM＝{L1,L2,…Li,…Lm},其中pi表示第i种任务的工序数目；同时制造设备资源共有n台，表示为N＝{s1,s2,…sj,…sn}，所有制造设备资源的准备加工时间设为TN＝{T1,T2,…Tj,…Tn}；建立每个加工任务的加工工序与制造设备之间的能耗关系矩阵：表示加工任务i的工序q在制造设备j上的能耗大小，其中1≤q≤pi；对每个任务的工序集合建立相应的任务分配方案Xi：其中表明任务i的工序q安排在制造设备j上进行加工，表明任务i的工序q不安排在制造设备j上进行加工，据此得到加工任务与制造设备资源之间的能耗模型为：minEsum=Σi=1mXiEi=Σi=1mΣq=1piΣj=1nxqjieqji,]]>加工任务完成日期约束Li≥max(Σq=1pitqi+XiTN);]]>(2)面向加工任务与制造设备资源的动态加工单元的构建：根据任务加工工艺内在的相似性以及制造设备异构性和地理分布特性，建立加工任务与制造设备资源关联表，利用模糊等价关系，对加工任务和制造设备资源进行分组和链接，形成动态加工单元：单元1：M1～N1；单元2：M2～N2其中(3)基于能耗的动态加工单元模型配置：在每个动态加工单元中，为了实现加工能耗最小化，以有向多色理论为基础形成任务工序与制造设备加工能力的有向多色图配置，步骤如下：(3.1)N1是每个动态加工单元中制造设备资源的多色集合，N1＝{c1,c2,...,cv}，其中v＝1,2,…j,cv表示在该动态加工单元中对于某一加工任务加工功能相近的制造设备资源颜色，v为资源算子数量；(3.2)用个人颜色集合Fh(cv)表示该动态加工单元中一台制造设备的加工能力多色集合，即它能完成的加工工序的集合，h表示设备可加工能力算子数量；N1中所有制造设备资源能够完成的所有加工工序的颜色集合表示为F(N1)＝{Fh(c1),Fh(c2),...,Fh(cv)}；(3.3)表示为该动态加工单元所有加工任务的工序多色集合，该动态加工单元中某一加工任务工序颜色集合，其中w＝1,2,…i,w为任务算子数量，进而建立制造设备资源加工工序集合与加工任务工序集合之间的围道布尔矩阵，表明相应加工任务的工序与制造设备资源可加工工序之间的映射关系；(3.4)根据加工任务工序的工艺要求，在围道布尔矩阵基础上建立该动态加工单元中加工任务与制造设备资源的配置有向多色图，即任务与制造设备资源配置方案集；确定各加工任务的工序加工路线方案集合，以最小化能耗为目标，加工任务完成日期为约束，求出最优解，即选择出了最佳加工路线方案，最终构成基于能耗的动态加工单元模型配置；(4)基于能耗的动态加工单元模型配置信息跟踪与交互：采用加工网络的模式对所有的制造设备资源进行联网，在线获取制造设备资源的实时能耗信息；对加工任务零件进行标签式跟踪，获取加工任务的加工进度和工艺质量；在加工网络中加入资源配置服务器，用于制造设备资源的加工能力集合和加工任务工艺要求集合的存储和归类，建立加工能力库和工艺需求库；并根据制造设备资源与加工任务的实际能耗情况，建立能耗数据库，形成制造设备资源系统；根据所述的制造设备资源的配置模型，以最小加工能耗为目标，对制造设备资源与加工任务进行分组和动态加工单元配置，最终通过制造设备资源和加工任务信息动态联接，形成由Web服务中心节点、制造设备资源节点、加工任务节点组成的网络加工系统；以减少能耗为目标，形成动态配置、实时反馈的机制，完成面向能耗的离散制造系统资源的动态配置。