注册 | 登录

[原创]自动加工车间搬运机器人调度规则效率WITNESS仿真

自动加工车间搬运机器人调度规则效率WITNESS仿真分析

1 问题描述

有一个机械制造企业共生产n种产品,这些产品都需要经过通焊作业,为了提高效率和工厂的自动化和智能化水平,规划设计通焊自动加工车间,布局如图1所示。图1中有一台上件机器人、一台下件机器人和12个自动焊接工位,每两个焊接工位共用一台焊接机器人,上件机器人专门负责从上件点将待焊接的结构件运送至焊接工位,下件机器人专门负责将各个焊接工位焊接完成的结构件运送至下件点,上件或下件机器人需要在固定的停止位上给对应的焊接工位进行装、卸作业。

自动加工车间布局示意图

从图1可以看出,由于上、下件机器人共用一条移动轨道,在系统运行过程中上、下件机器人可能会出现作业点冲突事件,例如:上件机器人需要到p5停止位进行作业,而下件机器人需要到p2停止位进行作业,从而两台机器人的行驶轨道存在冲突。由于上、下件机器人运行过程中存在的轨道利用冲突,在规划设计阶段需要考虑采取何种调度规则以实现机器人之间的避让,以使得规划设计的系统布局方案能够具有比较高的稼动率,并能够满足设计的产能需求。

2 搬运机器人调度规则

根据自动加工车间的初步布局以及工程实践经验,搬运机器人可选调度规则主要有四种:上件机器人优先的固定位调度(Fix Position to Avoid Loading Robot,FPALR)、上件机器人优先的动态位调度(Dynamic Position to Avoid Loading Robot,DPALR)、下件机器人优先的固定位调度(Fix Position to Avoid Unloading Robot,FPAUR)、下件机器人优先的动态位调度(Dynamic Position to Avoid Unloading Robot,DPAUR),下面对这四个规则分别进行介绍。

1)上件机器人优先的固定位调度:在该调度规则中,上件机器人具有轨道使用优先权,即上件机器人不避让下件机器人,当下件机器人通过传感器系统发现自身同下件机器人存在冲突时,不论下件机器人处在什么位置,都固定地移动到上件机器人上件位右侧的停止位停车等待,直至上件机器人上件结束后方继续移动至下件停止位。该调度规则包含实际运行过程中的三种避让状态,下面以上件机器人上件位为p5,下件机器人下件位为p2为例说明这三种状态:(i)如果下件机器人在行驶过p5但还没有到达p2时探知上件机器人的作业目的地,则下件机器人向右后退至p6,直至上件机器人完成上件;(ii)如果下件机器人在没有到达p5时探知上件机器人的作业目的地,则下件机器人行至p6,直至上件机器人完成上件;(iii)如果下件机器人在行驶至p2时探知上件机器人的作业目的地,则下件机器人完成下件。

2)上件机器人优先的动态位调度:在该调度规则中,上件机器人具有轨道优先使用权,但下件机器人不根据上件机器人的目的地进行提前判断,而是在自身移动中动态判断其前方2米内是否有上件机器人,如果有上件机器人则下件机器人自动后退,实现下件机器人始终保持距离上件机器人有2米的安全距离。同样以上件机器人上件位为p5,下件机器人下件位为p2为例来说明:(1)如果上件机器人距离下件机器人超出2米,则下件机器人向p2行驶,上件机器人向p5行驶;(2)如果上件机器人距离下件机器人在2米范围内,则上件机器人向p5行驶,下件机器人同时后退避让。

3)下件机器人优先的固定位调度和下件机器人优先的动态位调度两个规则分别类似于规则FPALRDPALR,只是上、下件机器人的关系互换。

3 仿真实验及结果分析

3.1 仿真算例参数

         仿真实验所采取的加工车间布局如图1所示,每两个通焊工位间间距5米,上、下件机器人上件或下件作业工时为1.5分钟,行驶速度为30/分钟,该车间每天计划焊接的产品类型、批量以及焊接所需时间如表1所示。

车间作业计划及通焊作业工时参数

产品

G1

G2

G3

G4

G5

G6

G7

G8

G9

G10

G11

G12

日产量

8

4

8

16

4

1

10

3

4

7

7

2

通焊工时(分)

34

40

32

35

36

40

28

45

37

48

50

55

3.2 调度规则效率对比分析

         采用Witness2008进行建模,将四个模型集成到一个模型中,具体参看附件模型和excel输入文件,模型界面如下:

仿真结果显示,不论采取哪种避让规则,效率基本相同,影响系统产能的关键不是避让规则,而是(1)主要是机器人上下件作业的工时,(2)其次是机器人行驶速度。

签名档 supply chain&logistics system simulation http://www.witness-china.com
| 发表时间:2016/9/5 15:48:28 | 浏览数:15 | 回复数:0
等级:高级经理
行业:仓储/物流
职能部门:物流及供应链行业顾问
城市:巢湖市
金币:12734
(共 0 条) 上一页 下一页
您还不是圈子成员,不能对文章进行评论。请先申请加入圈子,待管理员通过申请之后才能进行评论。