车间故障动态调度仿真与应用

李梦琳　马雯秋　周润泽

摘要：本文围绕着智能RGV的动态调度问题进行研究。针对发生故障时物料加工作业情况，以两道工序情况下求得的最优序列为基础，建立模拟故障模型，从而得到新的最优序列，并利用 Tecnomatix Plant Simulation 13软件仿真来检验故障发生时所求结果的正确性。

关键词：最优序列;智能RGV;仿真

1 模型的假设

1.假设当总的加工时间超过8小时时，必须当所有物料都加工完毕后才停止加工;

2.假设当RGV同一时间接收到多个信号时会根据一定的调度策略进行选择;

3.假设当物料的任意一道工序加工完成后就会进行清洗;

4.假设RGV每一次加工过程都有1%的可能性发生故障，且故障在加工时间内等可能发生;

5.假设题目中所给的数据真实可靠。

2 发生故障情况下模型的建立与求解

模拟故障模型的建立由于故障的发生是一个随机过程，我们无法确定在加工的所有循环周期内，在第几轮加工作业中有CNC发生故障，也无法确定是第几台CNC发生了故障，且一旦某台CNC出现故障，接下来的所有加工过程都会受到影响，因此无法找到一个贴切的数学模型来表示故障过程，因此我们考虑采用仿真来模拟故障发生的过程。

由于每台CNC发生故障的概率约为1%，即其不发生故障的概率为99%，当系统中所有的CNC都正常工作时视为系统不发生故障，否则视为系统出现故障，因此P（一个循环作业周期内系统发生故障）=考虑到系统内部的八台CNC发生故障是相互独立的，因此每台CNC发生故障的分布为二项分布，即

下面确定在每个作业周期内，发生故障的CNC的台数

①只有一台CNC发生故障时：

P（一个循环作业周期内只有一台CNC发生故障）= ②有两台CNC发生故障时：

P（一个循环作业周期内有两台CNC发生故障）= 

③有三台CNC发生故障时：

P（一个循环作业周期内有三台CNC发生故障）= 

……

通过计算我们发现，CNC同时发生故障的概率会随着台数的增加而减少，且其概率不是同一个数量值，因此我们可以认为，两台或两台以上CNC同时故障的可能性非常小，因此只考虑在一个作业周期内只有一台CNC发生故障的情况。

由于每次CNC发生故障后，需等待10-20分钟排除故障后才可恢复加工使用，而在情況一中，我们计算出系统一轮工作所需要的时间大概在（500，600）秒内，因此近似看作在CNC发生故障后，即退出系统两轮，修好后重新加入加工系统。

在上述分析的基础上，我们建立一个仿真过程来模拟CNC出现故障的情况：

在8小时的连续作业班次中，智能加工系统呈周期性循环工作，一个循环周期内所有CNC工作一轮，在每一轮加工作业中，系统发生故障的概率为8%，通过在 1-8中生成一个随机数来模拟8台CNC随机产生故障的情况，随机抽取得到的数即代表第几台CNC退出加工系统两轮的时间，此时可进行故障过程的仿真，从而得到在可能发生故障的情况下物料加工作业情况。

参考文献：

[1]姜启源，谢金星，叶俊.数学模型（第4版），北京;高等教育出版社，2011.1

[2]《运筹学》教材编写组，运筹学（第4版），北京;清华大学出版社，2012.9

[3]孙海珍，王丽英.概率论与数理统计，北京;中国铁道出版社，2015.2