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車間調(diào)度是在滿足交貨期、工藝路線、資源能力等約束的前提下，通過生產(chǎn)資源合理分配與工件工序排序，達(dá)到提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的過程。它是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化的關(guān)鍵之一。

對(duì)車間調(diào)度的研究始于靜態(tài)調(diào)度，然而由于靜態(tài)調(diào)度方式對(duì)動(dòng)態(tài)突發(fā)事件的處理能力較弱，大量研究開始轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)調(diào)度，如反應(yīng)式調(diào)度、主動(dòng)式調(diào)度及預(yù)測(cè)反應(yīng)式調(diào)度。當(dāng)前，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的車間數(shù)據(jù)能夠被有效采集、存儲(chǔ)及處理，并用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)調(diào)度過程。但是由于當(dāng)前研究主要基于物理真實(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)虛擬模型、仿真數(shù)據(jù)、尤其是仿真與物理數(shù)據(jù)的融合等關(guān)注較少，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)調(diào)度在設(shè)備可用性預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)、調(diào)度評(píng)估方面仍存在模型、數(shù)據(jù)不夠全面準(zhǔn)確的問題。

為了解決這些問題，本文提出了數(shù)字孿生增強(qiáng)的設(shè)備動(dòng)態(tài)調(diào)度方法（如圖1所示），對(duì)基于數(shù)字孿生的設(shè)備可用性預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)及調(diào)度性能評(píng)估三個(gè)關(guān)鍵步驟進(jìn)行了重點(diǎn)闡述。該方法融合物理設(shè)備真實(shí)數(shù)據(jù)和虛擬設(shè)備仿真數(shù)據(jù)，為設(shè)備可用性預(yù)測(cè)提供更加全面的信息；將虛擬設(shè)備仿真數(shù)據(jù)作為動(dòng)態(tài)參考依據(jù)，通過與物理設(shè)備數(shù)據(jù)的連續(xù)比較與交互有效監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)擾動(dòng)；并基于幾何－物理－行為－規(guī)則多維虛擬模型，為調(diào)度提供更多可供選擇的性能評(píng)估類型。本文最后以液壓閥機(jī)加工車間的調(diào)度過程為例，對(duì)提出的數(shù)字孿生方法進(jìn)行了驗(yàn)證，部分結(jié)果如圖2-4所示。

圖1 數(shù)字孿生增強(qiáng)的設(shè)備動(dòng)態(tài)調(diào)度方法

圖2 基于數(shù)字孿生的設(shè)備可用性預(yù)測(cè)

圖3 基于數(shù)字孿生的動(dòng)態(tài)調(diào)度過程

圖4 基于數(shù)字孿生的調(diào)度性能評(píng)估