一种基于eM-Plant的MES调度控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于eM-Plant的MES调度控制方法，所述方法包括如下步骤：1)导入生产制造资源信息；2)参照生产调度规则、准则，和生产约束条件，进行优化算法调度；3)调度计划仿真、分析、评价；4)判断调度是否合理，如果合理则进行步骤5)，如果不合格，则进行修改调整后，返回步骤1)；5)输出控制结果。本发明实现了MES调度的优化，节省了时间，提高了工作效率。
【专利说明】—种基于eM-Plant的MES调度控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于eM-Plant的MES调度控制方法，属于机械加工控制领域。
【背景技术】
[0002]作为连接计划管理层和车间控制层的桥梁，制造执行系统(ManufacturingExecution Systems, MES)成为近年来在学术界和企业中研究和广泛应用的热点。生产调度是MES的核心功能，所以基于MES的车间生产调度问题的研究一直是MES科研工作者研究的热点。
[0003]在发展MES技术之前，车间管理控制工作一股由车间作业计划、工序调度、操作管理、库存控制等软件完成，取得了一定的效果，但难以解决以下问题:在计划过程中无法准确及时地把握生产实际状况，在生产过程中无法得到切实可行的作业计划指导生产，工厂管理人员和操作人员难以在生产过程中跟踪产品的状态数据，不能有效地控制在制品与库存，而用户在交货之前无法了解定单的执行。
【发明内容】
[0004]本发明涉及一种基于eM-Plant的MES调度控制方法，所述方法包括如下步骤:所述方法包括如下步骤:
[0005]I)导入生产制造资源信息；
[0006]2)参照生产调度规则、准则，和生产约束条件，进行优化算法调度；
[0007]3)调度计划仿真、分析、评价；
[0008]4)判断调度是否合理，如果合理则进行步骤5)，如果不合格，则进行修改调整后，返回步骤I);
[0009]5)输出控制结果。
[0010]进一步地，所述算法为遗传算法或模拟退火算法。
[0011]进一步地，其中，所述生产约束条件包括:
[0012](I)整个加工过程中，一个工件不能在同一机器上加工多次；
[0013](2)任何一个工件的前一道工序加工完成后，方能进行后一道工序的加工在同一台机器上一个加工任务完成之后，方能开始另一个加工任务；
[0014](3)各工件必须按工艺路线以指定的次序在机器上加工；
[0015](4)不考虑工件的优先权；
[0016](5)每个工件的工序一旦进行就不能中断；
[0017](6) 一个工件同一时间只能在一台机器上加工,一台机器同一时间只能加工一个工件；
[0018](7)每个工件相邻工序之间的间隔与所在加工地点有关，同一加工地点间隔为零；
(8)每个工件的每道工序的开工时间一定大于或等于零；
[0019](9)工序应尽量使用负荷低、空闲的设备；[0020](10)工件的加工时间事先给定，且在整个加工过程中保持不变；
[0021](11)对工件进行外协加工或热处理时，属于资源无限，不考虑资源竞争。
[0022]进一步地，所述eM-Plant具有丰富的建模单元，能够模拟和模仿生产和运输系统，所述建模单元包括:
[0023]物料移动单元:产生加工品的单元，用于对加工品送料口的建模；物体单元，用于对加工品的建模；分流口单元，用于对分合流口的建模；单处理单元，用于对加工单元的建模；双处理单元，用于对双加工单元的建模；排序单元，用于对排列工序的建模；轨道单元，用于对道路的建模；小车单元，用于对运输车辆的建模；线单元，用于对输送带的建模；缓冲区单元，用于对缓冲站的建模；调控单元，用于对调节分配资源的人的建模；出站单元，用于出站口的建模；仿真钟，控制仿真的运行；
[0024]信息流单元有:表文件单元，可将统计的数据放入表单元中；触发器单元，控制程序调用与否及调用条件，对于面向对象建模的仿真尤其吻合现实；文件接口单元，可将仿真统计出的数据与其他应用程序进行通信；文件连接单元，可使其他应用程序生成的文件为eM-Plant使用；程序单元,控制仿真的运行条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中:
[0026]图1为本发明的一种基于eM-Plant的MES调度控制方法的流程图。
[0027]图2为车间调度框架系统的流程图。
【具体实施方式】
[0028]在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0029]在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
[0030]由方法流程图1可以比较直观的了解系统的结构和工作流程。从图可以看出，系统是以调度算法和eM-Plant仿真为主线。系统中，调度算法是在考虑交货期、机器载荷等约束的前提条件之下，对机床设备等制造资源，在保证加工方式、加工顺序条件下，运用相关的优化算法，确定每一道工序的加工时间，从而对机床进行优化排序。但是由于每一种调度优化算法的局限性以及缺陷，并不能保证调度优化是完美无缺的，因此要对调度进行eM-Plant仿真来分析和综合评价，从而进一步调整调度方案，实现调度的全局优化。
[0031]其中，约束条件包括:
[0032](I)整个加工过程中，一个工件不能在同一机器上加工多次；
[0033](2)任何一个工件的前一道工序加工完成后，方能进行后一道工序的加工在
[0034]同一台机器上一个加工任务完成之后，方能开始另一个加工任务；
[0035](3)各工件必须按工艺路线以指定的次序在机器上加工；
[0036](4)不考虑工件的优先权；[0037](5)每个工件的工序一旦进行就不能中断；
[0038](6) 一个工件同一时间只能在一台机器上加工,一台机器同一时间只能加工
[0039]一个工件；
[0040](7)每个工件相邻工序之间的间隔与所在加工地点有关，同一加工地点间隔
[0041]为零；
[0042](8)每个工件的每道工序的开工时间一定大于或等于零；
[0043](9)工序应尽量使用负荷低、空闲的设备；
[0044](10)工件的加工时间事先给定，且在整个加工过程中保持不变；
[0045](11)对工件进行外协加工或热处理时，属于资源无限，不考虑资源竞争。
[0046]调度问题的目标是确定每台机器上工序的顺序使得最大流程时间，即完成所有加工工件的时间总合最小，且满足交货期限制。一股地，工件的工序数η >机器数目m。
[0047]图2为车间调度框架系统的流程图。
[0048]eM-Plant不需要预先进行过程的定义:交互式面向对象的建模环境将对象的图形与逻辑关系集成在一起，可在模型建立后随时对某些单元进行修改和定义，且修改完毕，模型能继续运行。
[0049]eM-Plant软件具有丰富的建模单元，能够模拟和模仿生产和运输系统。
[0050]物料移动单元有:产生加工品的单元，用于对加工品送料口的建模；物体单元，用于对加工品的建模；分流口单元，用于对分合流口的建模；单处理单元，用于对加工单元的建模；双处理单元，用于对双加工单元的建模；排序单元，用于对排列工序的建模；轨道单元，用于对道路的建模；小车单元，用于对运输车辆的建模；线单元，用于对输送带的建模；缓冲区单元，用于对缓冲站的建模；调控单元，用于对调节分配资源的人的建模；出站单元，用于出站口的建模；仿真钟，控制仿真的运行。
[0051]信息流单元有:表文件单元，可将统计的数据放入表单元中；触发器单元，控制程序调用与否及调用条件，对于面向对象建模的仿真尤其吻合现实；文件接口单元，可将仿真统计出的数据与其他应用程序(如Word和Excel)进行通信；文件连接单元，可使其他应用程序(如Word)生成的文件为eM-Plant使用；程序单元，控制仿真的运行条件。
[0052]建模中的信息处理
[0053]eM-Plant提供了一种类似C的仿真开发语言Simtalk语言，它可以通过简单的命令和语言结构，建立面向对象的建模语言来完成对象间信息的传递，或用来弥补基本对象的其他功能，这使得eM-Plant使用的弹性很大，能够针对不同的行业进行物流仿真，使用户可通过编程实现对仿真流程的控制。
[0054]使用遗传算法对系统参数进行自动优化，本文主要利用此模块进行车间作业调度优化。
[0055]仿真
[0056]在开始仿真时，进行任意的装载；在仿真过程中可以存储模型状态；在仿真过程中改变模型和参数；任意设置仿真的速度；仿真中能够进行数据交换；在仿
[0057]真中或仿真完成后，对模型值进行图形表示和评估。
[0058]以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于eM-Plant的MES调度控制方法，其特征在于: 所述方法包括如下步骤: 1)导入生产制造资源信息； 2)参照生产调度规则、准则，和生产约束条件，进行优化算法调度； 3)调度计划仿真、分析、评价； 4)判断调度是否合理，如果合理则进行步骤5)，如果不合格，则进行修改调整后，返回步骤I); 5)输出控制结果。
2.如权利要求1所述的一种基于eM-Plant的MES调度控制方法，其特征在于:所述算法为遗传算法或模拟退火算法。
3.如权利要求2所述的一种基于eM-Plant的MES调度控制方法，其特征在于:其中，所述生产约束条件包括: (1)整个加工过程中，一个工件不能在同一机器上加工多次； (2)任何一个工件的前一道工序加工完成后，方能进行后一道工序的加工在同一台机器上一个加工任务完成之后，方能开始另一个加工任务； (3)各工件必须按工艺路线以指定的次序在机器上加工； (4)不考虑工件的优先权； (5)每个工件的工序一旦进行就不能中断； (6)—个工件同一时间只能在一台机器上加工,一台机器同一时间只能加工一个工件; (7)每个工件相邻工序之间的间隔与所在加工地点有关，同一加工地点间隔为零；(8)每个工件的每道工序的开工时间一定大于或等于零； (9)工序应尽量使用负荷低、空闲的设备； (10)工件的加工时间事先给定，且在整个加工过程中保持不变； (11)对工件进行外协加工或热处理时，属于资源无限，不考虑资源竞争。
4.如权利要求3所述的一种基于eM-Plant的MES调度控制方法，其特征在于:所述eM-Plant具有丰富的建模单元，能够模拟和模仿生产和运输系统，所述建模单元包括: 物料移动单元:产生加工品的单元，用于对加工品送料口的建模；物体单元，用于对加工品的建模；分流口单元，用于对分合流口的建模；单处理单元，用于对加工单元的建模；双处理单元，用于对双加工单元的建模；排序单元，用于对排列工序的建模；轨道单元，用于对道路的建模；小车单元，用于对运输车辆的建模；线单元，用于对输送带的建模；缓冲区单元，用于对缓冲站的建模；调控单元，用于对调节分配资源的人的建模；出站单元，用于出站口的建模；仿真钟，控制仿真的运行； 信息流单元有:表文件单元，可将统计的数据放入表单元中；触发器单元，控制程序调用与否及调用条件，对于面向对象建模的仿真尤其吻合现实；文件接口单元，可将仿真统计出的数据与其他应用程序进行通信；文件连接单元，可使其他应用程序生成的文件为eM-Plant使用；程序单元,控制仿真的运行条件。
【文档编号】G06Q10/06GK103500375SQ201310446203
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】曹岩, 白瑀, 杜江, 姚慧, 方舟 申请人:西安工业大学