李子文1 黄永灵1 孔祥仪2
（1.武警海警学院学员二大队 浙江 宁波 315000；2.武警海警学院学员一大队 浙江 宁波 315000）
摘要：本文主要针对智能RGV的动态调度问题进行了相关研究，利用动态关系的量化为切入点构建矩阵，做了目标函数和约束条件建立动态规划模型。首先罗列出RGV与CNC运行的关系式，将关系式量化形成目标函数和约束条件。其次根据CNC工作次数和CNC数目构建矩阵，再采用动态规划模型得出完成一定量物料所需最短时间，最后模型的算法达到了预期的结果，可以满足实际生产需要，可以投入生产工作。
关键词：动态规划；目标函数；约束条件；构建矩阵
引言：
随着科学技术的发展，制造业正发生着翻天地覆的变化。面对世界市场的激烈竞争，有许多生产加工中的问题亟需解决，如劳动力稀缺、人工加工误差、以及各种不可预测又无法避免的环境影响。由此出现了智能加工系统，这种系统在生产过程设计，工程设计，生产调度，故障诊断与修复等问题上具有极高价值， 尤其适合解决不确定问题或极其复杂的问题。
1、问题分析
本题的主人公就是一个智能加工系统，它由一辆轨道式自动引导车（RGV）、一条RGV直线轨道、左边一条上料传送带、右边一条下料传送带、 以及八台计算机数控机床（CNC）等附属设备组成。RGV是一种无人驾驶的智能车，由一个带有两只机械手爪的机械手臂和一个物料清洗槽组成，能够完成上下料及清洗物料等任务。建立RGV动态调度模型并给出求解算法，做出RGV的调度策略，求出系统作业效率。
2、 模型的建立与求解
首先可以确定整个问题属于直线往复式自动导引车的优化调度问题。直线往复式即1个RGV系统中只有1辆RGV运行在1 条直线型闭合轨道上。在这样的系统中仅需考虑1辆RGV的最优调度而不用考虑多台RGV存在的碰撞问题。这一套系统由1辆RGV、8台CNC、上料传送带、下料传送带、清洗槽组成。为使整个 RGV 系统高效运作，考虑要使加工效率最高，就是在规定的 8 个小时内尽可能多的将生料做成孰料。换言之，就是要让8台CNC的总运转时间尽量长，RGV和CNC的停止等待时间尽可能短。首先把8台CNC 相继做完一次加工作业记为第1次，8台CNC相继做完第二次加工作业记为第2 次，以此类推，从班次开始到结束，8台CNC各工作了n次，由此可以建立一个nx8的矩阵A。高效运作需要CNC在8个小时内加工次数尽可能的多，从这个方向考虑这是一个规划问题，我们用LING0加以解决。由于存在未知数n ,在初始定义时n的存在使得整个程序难以运行。因此从另一个角度加以转化，即取加工次数n为一个定值，当处理完所有生料后总的加工时间最短，此时整个GRV系统就是处于最优调度。令.jpg)
为机床该次工作对应的开始时刻，P为最后一次工作开始时刻，ty1为RGV移动 一个单位所需时间，ty2为RGV移动两个单位所需时间，ty3为RGV移动三个单位所需时间，tj为加工该道工序所需时间，ts为上下料所需时间，tx为清洗所需时间。要使处理完所有生料后总的加工时间最短则需要P取最小值，而p=anj(max) 因此目标函数为P=min(anj(max))从8台CNC中任取 2个作为研究对象，记为 j1、j2
直立式往复自动导引系统
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图1 直立式往复自动导引系统概况图
j1为奇数时:
当.jpg)
时，即选取2台相邻编号的CNC，此时RGV在第一台CNC(j1)上取放料以后，要到第二台CNCj2上取放料，RGV在这段操作的时间必定大于 等于上下料时间和清洗所需要时间之和，即:
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当1<|j1-j2|<3时，即选取2台编号相差2或3的CNC，此时RGV在第一台CNCj1上取放料以后，要到第二台CNC(j2)上取放料，RGV在这段操作的时间必定大于等于上下料时间、清洗所需要时间以及RGV移动一个单位所需时间之和， 即:
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当3 <|j1-j2| < 5时，即选取2台编号相差4或5的CNC，此时RGV在第一台CNCj1上取放料以后，要到第二台CNC(j2)上取放料，RGV在这段操作的时间必定大于等于上下料时间、清洗所需要时间以及RGV移动两个单位所需时间之和， 即：
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当5 <|j1-j2|≤7时，即选取2台编号相差6或7的CNC，此时RGV在第一台CNCj1上取放料以后，要到第二台CNCj2上取放料，RGV在这段操作的时间必定大于等于上下料时间、清洗所需要时间以及RGV移动三个单位所需时间之和， 即：
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8台CNC进行第(i+1)次加工作业时的时间比第i次相对应的CNC多出了上下料时间ts清洗时间tx以及加工该道程序所需的时间tij,即：
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最后一个物料加工完成的时间加上机器清洗时间一定小于8小时，换言之每 个物料加工完成的时间加上机器清洗时间均小于8小时，即：
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j1为偶数时：
当0<|j1-j2|≤≤2时，即选取2台编号相差1或2的CNC，此时RGV在第一台 CNC(j1)上取放料以后，要到第二台CNC(j2)上取放料，RGV在这段操作的时间必定大于等于上下料时间和清洗所需要时间之和，即：
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当2 <|j1-j2|≤4时，即选取2台编号相差3或4的CNC，此时RGV在第一台 CNC(j1)上取放料以后，要到第二台CNC(j2)上取放料，RGV在这段操作的时间必 定大于等于上下料时间、清洗所需要时间以及RGV移动一个单位所需时间之和， 即：
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当4 <|j1-j2|≤6时，即选取2台编号相差5或6的CNC，此时RGV在第一台 CNC(j1)上取放料以后，要到第二台CNC(j2)上取放料，RGV在这段操作的时间必定大于等于上下料时间、清洗所需要时间以及RGV移动两个单位所需时间之和,即：
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8台CNC进行第(i+1)次加工作业时的时间比第i次相对应的CNC多出了上下料时间ts、清洗时间tx以及加工该道程序所需的时间5，即:
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最后一个物料加工完成的时间加上机器清洗时间一定小于8小时，即：
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在物流量足够大的情况下，基于题中各项条件，进行plant simulation 仿真检验，仿真结果表明，模型和算法达到了预期的结果，可以满足实际生产需要，可以投入生产工作。
结论：
RGV轨道式穿梭车既能作为自动化仓库的重要辅助，也可作为机床的重要组 成部分，具有自动化水平高、适应性强、极具灵活性的特点，应用遍布各行业， 发展前景更是极为广阔。直轨往复式单车(RGV)早期广泛应用，但在一些方面 仍有不足，难以满足多方整体需求，随着科技的发展，直轨双车和环轨多车悄然 而生。但目前智能物流系统的调度策略问题大多仍旧停留在数学模型的研究层面 上,这会给相关的优化问题带来极大困难。因此，在进一步优化RGV调度模型的过程中，我们选择用仿真模型来进行调度方案的优化。
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