Для каждого продукта технологический процесс заранее определяется инженером-производителем, определяющим, какие элементарные технологические операции соответствуют обработке каждой части продукта, какие инструменты и станки должны использоваться и в каком порядке должны выполняться все технологические операции.
Когда при изготовлении изделия на роботизированном участке происходит серийная обработка его деталей?
В этом случае необходимо учитывать влияние групповой технологии как на проектирование экспертной системы, так и на модель самой проблемы. Таким образом, определяется партия как подмножество элементарных операций, которые связаны с конкретным продуктом и обрабатываются вместе в ячейке. В этом смысле роботизированный модуль рассматривается как единая "машина групповой обработки", и каждый продукт может быть представлен в виде партии сетевой структуры.
Как известно, разложение производственной системы на подсистемы может быть осуществлено путем объединения математических методов программирования с правилами экспертов, основанными на знаниях.
Это может быть эффективно реализовано с помощью комбинации целочисленных программных моделей с экспертными правилами. В отличие от гибридных моделей дозирования, в этой задаче дозирования нет необходимости принимать формальные решения. Поскольку при машинной обработке сложных продуктов в производственной линии разложение последних на роботизированные модули и группирование деталей на партии однозначно определяется конструктором изделия. И считается заранее введенным в экспертную систему в виде неформальных правил в соответствии с ними.
Методы разложения системы и группировки деталей на партии хорошо известны, остается проблема планирования этих партий в тандемных ячейках роботов для минимизации времени изготовления (последнего цикла обработки).
Задача планирования будет формализована как обобщение проблемы с несколькими машинами и решена путем объединения комбинаторного алгоритма с экспертными правилами. Предлагаемый подход можно рассматривать как дальнейшее развитие методов планирования для проектов типа PERT с временными задержками и дублированием, ранее изученных в литературе.
Описание производственной линии
Линия состоит из нескольких машин в серии. На станках по очереди должна быть произведена различная серия изделий. Машины сгруппированы в ячейки, а детали каждого изделия сгруппированы в разъединенные семейства (партии). В этой машиностроительной среде рассматриваются технологические операции и еще три фактора, характерных для групповых технологий в гибких производственных и роботизированных системах, а именно: транспортные операции, переналадки и задержки во времени.
Рассмотрим эти факторы более подробно.
Уровень станка
Планирование на уровне станка включает в себя реализацию оптимальных перемещений робота и определение последовательности операций станка. Движение манипулятора робота может занять несколько секунд, а операция окисления полупроводников может занять несколько часов.
Проблема на этом уровне заключается в оптимизации перемещения роботов с целью максимизации пропускной способности. Здесь большой набор операций сгруппирован в задачи, которые должны выполняться на станциях вдоль производственной линии. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму время цикла периодического производственного процесса, в результате чего достигается максимальный уровень производства.
Планирование гибких производственных систем основано на групповых технологических концепциях и состоит из трех этапов:
- разложение производственной системы на подсистемы;
- группирование заказов на партии
- планирование полученных партий на станках серийной обработки
В современном автоматизированном производстве эти проблемы не только очень велики (например, сотни машин и 10 000 деталей), но и связаны с рядом ограничений, которые делают задачу вычисления неразрешимой с помощью стандартных математических средств программирования. Гораздо более адекватным инструментом для решения этих проблем является иерархическое разложение.
Уровень ячеек
Необходимо учитывать взаимодействие небольшого числа машин в пределах одной ячейки. Важные вопросы включают в себя маршрутизацию и планирование перемещения роботов между ячейками.Каждая ячейка рассматривается как групповая машина.
Проблема заключается в том, чтобы обеспечить реальное производство указанных операций с партиями. На этом уровне детальные спецификации пакетных операций принимаются в соответствии с заданными параметрами. Проблема здесь заключается в перемещении партий деталей между ячейками таким образом, чтобы сократить ненужное время простоя как машин, так и роботов.
Проблема маршрутизации заключается в выборе последовательности перемещений робота, а проблема планирования - в выборе времени, в которое партии деталей посещают ячейки. Ресурсы включают в себя машины, элементы транспортировки (роботы) и складские помещения.