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294计算机辅助制造 应用技术与实例分析 《机械设计》2000年8月 基于虚拟工序队列的FMS动态调度研究 舒海生，宋本基，孟宪松 晴尔滨L亡程入学机电学院，哈尔滨 5000 摘要：建立了一个通用的FMS动态调度仿真模型．在调度决策的研究中，引入虚拟工序队列思想，通过对FMS 的运行分析，最终建立了基于虚,a驵X-序队列的FMS动态启发式调度系统．实验证实了本文的调度方法和处理策略是行 之有效的． 关键词：柔性制造系统：虚拟工序队列；动态调度；动态仿真 FMS调度问题是使系统在实时状态卜．能高效地运 1前言 行，在各个时间点做出不同的决策。基于虚拟工序队 列的动态调度内容包括： “柔性制造系统”(Flexible (1)选择新工件进入系统(2)选择工件进行加工 ManufacturingSystem， 简称FMS)系指具有柔性且自动化程度高的制造系统。 (3)小车调度(4)故障处理(5)阻塞处理． “柔性”通常是指是指时间和空间的灵活性，而自动 本课题研究的重点是利用面向对象技术与Petri网 化是指将手]：操作减至最低程度，乃至最终将其完全 理论为典型的FMS建立通用模型，并采用虚拟工序队 取消。因此，结合自动流水线与数控机床的特点，将 列最终实现FMS动态调度。为使整个调度系统脉络清 数控机床与物料输送设备通过计算机联系起来，形成 晰且重点突出，可以对小车故障情况先不予考虑，而 一个系统，来解决中等批量、中等品种的闽题。就形 在取得更充分的调度研究经验之后再考虑小车故障。 为此，本文提出的FMS运行假设如下： 成了所谓的“柔性制造系统”【1、2】。可以说，FMS 是数控机床或设备自动化的延伸。它之所以获得迅猛 (1)托板数量无限；(2)零时刻所有I：件处丁系统 发展，是因其集高效、高质量、高柔性三者于一体， 外等待加工；(3)一个1‘件不能同时扫-两台机床上加 解决了近百年来中小批量和中大批量多品种的生产自 l：，且一台机床不能同时加：[两个一1．什；(4)工件的 动化之技术难题，可以认为．FMS的问世和发展是机 械制造业生产及管理上的历史性变革。 机床或设备因某种原因处于空闲状态势必造成资 缓冲区中等待：(8)小车基本上不发生故障；(9)机 源的浪费和效率的降低。用动态调度系统对FMS进行床故障可以根据故障严重程度大致区分为人故障和小 生产的调度及控制，将这种浪费减d,N最低程度，达故障，对丁大故障必须停机检修，时间较K，而小故 到以多品种、中小批量生产方式逼近大批量生产的效 障则可以即时排除，时间很短。 益。是FMS设计和运行中一个必不可少的组成部分。 FMS不同于传统的制造系统是因为它不仅有较高 3虚拟工序队列 的设备利用率、系统生产率，同时还具有较高的系统 柔性。从管理学的角度来说，要实现系统的高效运行， 所谓虚拟工序队列，是假没FMS中每台机床前都 充分发挥系统的潜在优势，必须对系统进行有效的调 存在一个队列。在调度开始时，各机床前可加J：工件 度与控制。一般情况下，用组合优化或其它解析方法 队列为空，当有新的工件进入系统或f-4l某一工序加 来求解最优调度不仅成功的可能性很小，而且从实时 工完成时，首先判明该a：fb当前应加】．1：序及对应机 调度的要求来看也是不现实的，为此，本文采用调度规 则进行次最优调度，重点研究基于虚拟_T序队列的动 伍中。若当前工序存在可替代工序及可替代机床，则 态调度。 把该工件置入可替代机床的可加工r件队列中。由此 则在每台机床前形成一个虚