《智能物联制造系统与决策》教学课件—第6章 智能物料精准配送方法

搬运工人的所属车间：用于表示 搬运工人所处的生产车间
服务状态：用于说明搬运工人所 处的工作状态，有空闲、正常工 作、事假三种状态 相关搬运载体ID：用于说明该搬 运工人使用的搬运载体的ID 配送任务序列：该搬运工人所承 担的配送任务
1.智能物料配送简介
物料配送过程中的“资源-任务”描述
（2）物料
获取配送过程实时信息的能力，完成搬运载体与配送实时状态信息的采 集，并设计搬运载体端的物料配送导航方法。
2.搬运载体端的实时信息感知模型和信息传递机制 分别建立搬运载体与配送任务的实时状态信息模型，采用XML技术对
其进行数字化描述，通过面向服务的体系架构和Web Service技术建立搬 运载体端的实时信息交互机制。
车间物料主要由两部分组成，一部分是车间的仓储物料，另一部 分是车间的在制品。与车间物料有关的参数有
— 1）物料的编号：物料的标识，用于识别物料信息 — 2）物料的名称：用于说明该物料属于哪一种物料 — 3）物料的所在位置：用于指示物料的存储地点 — 4）物料的数量：表示该物料的当前存储量 — 5）单位物料所占的体积：用于计算相关配送的体积
载物料任务的最大容量
1.智能物料配送简介
物料配送过程中的“资源-任务”描述
（1）配送资源
配送资源是物料配送任务的执行者，车间物料配送过程中的配送 资源主要包括搬运载体（如搬运小车、叉车等）和搬运工人。
搬运工人的静态属性
搬运工人的动态属性
搬运工人的ID：搬运工人的编号，
用于标识搬运工人
搬运工人的姓名：搬运工人的名 字
搬运载体 搬运载体 搬运载体
➢ 以搬运载体为中心进行的任务分配 ➢ 搬运载体处于空闲状态时，会根据其实时状态信息，
通过与信息服务器交互来获取配送任务来执行
2.以搬运载体为核心的主动配送模型
配送策略
两种配送策略的对比
传统的物料任务分配策略 配送资源与配送系统缺乏交流，难以处理计划与执行的偏差； 未考虑搬运载体的实时状态信息； 复杂度高，计算量大，优化时间长；
基于过程感知的物料任务分配策略 任何时间搬运载体能够根据其实时状态获取配送任务 每次只针对一个搬运载体分配任务，因此复杂度是稳定的 因是实时信息驱动的，因此，计划与执行间的偏差大大减少
2.以搬运载体为核心的主动配送模型
解决方案
实时信息驱动的两阶段物料任务动态分配
配送任务集的预优化
基于层次分析法的组合优化
3
7
索引编号6表示的物料信息
物料编号
2
2
4
物料名称
螺栓 垫片
物料的所在位置 所需物料数量 单位物料的体积
(50,60)
10
10
(50,60)
5
7
2.以搬运载体为核心的主动配送模型
配送策略
物料任务 物料任务 物料任务 物料任务
传统的物料任务分配策略
物料配送 集中式优化
系统
物料任务
搬运载体 搬运载体 搬运载体
最优任务组合
任务池 候选任务集
时间
成本
质量
配送路径
配送距离 优先级
载体利用
配送操作
))) )))
感知 )))
实时 信息 状态
信息交协换议
……
……
知 感
搬运载体端的实时信息感知模型与传递机制
实时信息感知模型
实额已 时定利 位空用 置间空
间
搬运载体
起目 优 始的 先 地地 级
配送任务
实时信息传递机制
WSຫໍສະໝຸດ BaiduL 信息
搬运载体 搬运工人
车间物料
原材料 在制品
任务完成
配送物料
1.智能物料配送简介
物料配送过程中的“资源-任务”描述
（1）配送资源
配送资源是物料配送任务的执行者，车间物料配送过程中的配送 资源主要包括搬运载体（如搬运小车、叉车等）和搬运工人。
搬运载体的静态属性
搬运载体的动态属性
搬运载体ID：搬运载体的编号，
被动式接受 搬运载体
➢ 以物料配送系统为中心 ➢ 采用集中式优化方式分配物料任务， ➢ 搬运载体被动接受来自上层的任务
2.以搬运载体为核心的主动配送模型
配送策略
基于过程感知的物料任务分配策略
物料任务
配送任务的动态优化分配 搬运载体
物料任务 物料任务 物料任务
配送过程中 的实时信息
搬运载体主动获取任务
3.实时信息驱动的两段式物料任务动态分配方法 设计一种两段式的物料配送任务动态分配方法和算法流程，快速的
物料配 送模式
• 推动式物料配送 • 拉动式物料配送
突破 方向
• 物料配送任务的分配模式 • 配送资源的实时状态信息 • 配送任务的组合优化
车间物料 配送
1.智能物料配送简介
物料配送过程中的“资源-任务”描述
物料、配送资源、配送任务三者之间的关系
物料需求
获取物料
配送任务
交货期 优先级
配送资源
用于标识搬运载体
服务状态：用于说明搬运载体所
搬运载体的种类：解释是什么类 处的工作状态，有空闲、正常工
型的搬运载体，如搬运小车、叉 作、故障三种状态
车等
使用人员ID：识别使用该搬运载
所属车间：用于识别搬运载体所 体的搬运工人编号
处的生产车间
配送任务序列：该搬运载体所承
额定容量：表明搬运载体可以承 担的配送任务
1.智能物料配送简介
物料配送过程中的“资源-任务”描述
（3）配送任务
配送任务表示的是车间生产过程中的物料需求，是配送资源获取 物料、执行物料配送操作的标准。
任务 编号
起始地
目的地
交货期
优先级
物料索 引编号
完成 时间
搬运载 搬运工 体编号 人编号
1
1 (50,60) (70,80) 40 重要
6
38
信息服 务器
配送操作信息
搬运 载体
具有感知和交互能力的搬运载体
物料 RFID标签 软件系统
托盘
服务器
信息交互
RFID标签
搬
软件系统
运
载
无线传递装置
体
实时状态信息
与服务器信息交互
基于过程感知的物料任务动态分配方法体系构架
2.以搬运载体为核心的主动配送模型
解决方案
1.具有感知和交互能力的搬运载体构建方法 在传统搬运载体的基础上引入物联网技术，使得搬运载体具有感知
智能制造系统与决策
第六章 智能物料精准配送方法
提纲
1 智能物料配送简介
2
以搬运载体为核心的 主动配送模型
3 基于物联网的智能搬运载体
4 智能决策方法在智能物料 配送中的应用
5 原型系统设计与实现
1.智能物料配送简介
物料任务动态配送的需求分析
生产 过程
• 工业无线网络、射频识别等先进技术的迅猛发展； • 研制过程由“黑箱”模式向“透明泛在感知”的模式发展； • 对生产过程的实时监控和动态优化提出了更高要求