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車間調度是在滿足交貨期、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，達到提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質量、降低生產(chǎn)成本等一個或多個優(yōu)化目標的過程。它是實現(xiàn)生產(chǎn)運行優(yōu)化的關鍵之一。
對車間調度的研究始于靜態(tài)調度，然而由于靜態(tài)調度方式對動態(tài)突發(fā)事件的處理能力較弱，大量研究開始轉向動態(tài)調度，如反應式調度、主動式調度及預測反應式調度。當前，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術的發(fā)展，越來越多的車間數(shù)據(jù)能夠被有效采集、存儲及處理，并用于驅動動態(tài)調度過程。但是由于當前研究主要基于物理真實數(shù)據(jù)，對虛擬模型、仿真數(shù)據(jù)、尤其是仿真與物理數(shù)據(jù)的融合等關注較少，導致動態(tài)調度在設備可用性預測、實時擾動監(jiān)測、調度評估方面仍存在模型、數(shù)據(jù)不夠全面準確的問題。
為了解決這些問題，本文提出了數(shù)字孿生增強的設備動態(tài)調度方法（如圖1所示），對基于數(shù)字孿生的設備可用性預測、實時擾動監(jiān)測及調度性能評估三個關鍵步驟進行了重點闡述。該方法融合物理設備真實數(shù)據(jù)和虛擬設備仿真數(shù)據(jù)，為設備可用性預測提供更加全面的信息；將虛擬設備仿真數(shù)據(jù)作為動態(tài)參考依據(jù)，通過與物理設備數(shù)據(jù)的連續(xù)比較與交互有效監(jiān)測實時擾動；并基于幾何－物理－行為－規(guī)則多維虛擬模型，為調度提供更多可供選擇的性能評估類型。本文最后以液壓閥機加工車間的調度過程為例，對提出的數(shù)字孿生方法進行了驗證，部分結果如圖2-4所示。
圖1 數(shù)字孿生增強的設備動態(tài)調度方法
圖2 基于數(shù)字孿生的設備可用性預測
圖3 基于數(shù)字孿生的動態(tài)調度過程
圖4 基于數(shù)字孿生的調度性能評估
