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伴随着中国经济的转型期,中国的制造业也从以往的劳动密集型向技术密集型进行转换,智能装备在其中起到了举足轻重的作用。高精密机床以及工业机器人等设备越来越多的出现在制造业企业之中,制造业已经呈现出高度的自动化和智能化。加工中心与机器人组成的机器人制造单元得到了越来越广泛的应用,如何合理的规划单元的加工路径与机器人的搬运路径对于提高生产效率起到了至关重要的作用。本文主要研究了其中一类的机器人制造单元,即job-shop类型的机器人制造单元的相关调度问题,主要包括以下几个方面:
(1)从单元的组成、功能特性、死锁、调度的灵活性以及约束等方面对job-shop类型的机器人制造单元进行了全面地介绍与分析。
(2)针对带一台搬运机器人和带多台搬运机器人的job-shop类型机器人制造单元的调度问题,建立了其数学优化模型,目标是最小化最大完工时间。对于一台搬运机器人的问题,建立了析取图模型,分析了关键路径上块状结构的特征,得出只有块状结构的移动或者交换才有可能减少最大完工时间的结论,因此在求解算法部分,采用了改进的禁忌搜索算法,通过benchmark算例验证了算法的有效性。另外,对于多台搬运机器人的问题,建立了改进的析取图模型,使其适用于多台机问题,在求解算法部分,采用了遗传算法进行求解,通过benchmark算例验证了算法的有效性。
(3)根据以上的研究成果,结合课题组在某模具企业开发的机器人制造单元的软件系统,在SQLSERVER2008R2上建立了job-shop类型机器人制造单元的数据库,并且依据C/S架构开发了其原型调度系统,为以后实际调度系统的开发奠定了坚定的基础。