一种电取暖桌自动化组装产线工序负载动态均衡调度方法与流程

本发明涉及工业过程控制，更具体地说，本发明涉及一种电取暖桌自动化组装产线工序负载动态均衡调度方法。

背景技术：

1、随着电取暖桌自动化组装产线向连续化、柔性化方向发展，装配过程中各工位的任务接入、任务执行及工位占用状态持续变化，工序负载呈现动态波动特征。为适应不同装配任务在生产过程中的实时变化，需要对工位装配作业数据进行持续采集，并结合工序负载变化识别负载偏移位置，根据负载偏移结果调整工序与工位之间的分配关系，并进一步结合调整后的工序执行状态进行负载状态回溯与动态重调度。因此，如何基于工序负载轨迹实现负载偏移定位、工位间柔性重排以及重排后的负载状态回溯与动态调度，成为电取暖桌自动化组装产线工序负载动态均衡调度中需要解决的关键技术问题。

2、例如公开号为：cn120494376a的发明专利公开的基于人工智能的工业生产线动态调度方法及系统，该发明公开了一种基于人工智能的工业生产线动态调度方法及系统，涉及智能制造与工业智能调度技术领域，包括采集实时状态数据，并进行预处理，以产能最大化、交付时间最短和能源消耗最低为优化目标，构建多目标强化学习模型，生成调度优先级数据，结合当前设备负载阈值与生产瓶颈节点信息，调整各工序节点的作业分配；当检测到异常状况时，则根据调度优先级数据触发重调度机制，更新作业顺序与资源分配结果；将更新后的作业分配结果和执行效果同步反馈至多目标强化学习模型，并通过优先经验回放机制对多目标强化学习模型进行迭代优化，实现调度策略的持续优化。该发明通过多目标强化学习与动态调度相结合的方式，提高了学习效率和优化效果。

3、例如公开号为：cn119026879b的发明专利公开的一种基于自动化运行的设备调度优化方法及系统，该发明公开了一种基于自动化运行的设备调度优化方法及系统，涉及设备调度优化技术领域，其中方法包括以下步骤：收集设备的运行数据和环境条件数据；将运行数据和环境条件数据基于机器学习算法构建调度评估模型，生成调度评估系数；获取设备的约束条件，结合调度评估系数，基于机器学习算法构建调度优化模型，生成调度优化系数，根据调度优化系数对设备调度进行优化；该发明可以实现更全面、高效和可持续的设备调度优化策略。

4、上述公开的技术方案中，至少存在如下技术问题：

5、现有电取暖桌组装产线调度方法难以准确识别工序负载偏移并实现工位柔性重排，导致负载动态均衡及调度响应能力不足。 针对上述问题，本发明提出一种解决方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种电取暖桌自动化组装产线工序负载动态均衡调度方法，通过工序负载偏移识别、工位柔性重排及延迟回溯调度，解决电取暖桌组装产线工序负载失衡及动态调度滞后问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种电取暖桌自动化组装产线工序负载动态均衡调度方法，包括：获取工位装配作业数据，并进行负载状态辨识，形成工序负载轨迹；基于工序负载轨迹执行负载偏移定位，生成待调工序集合；通过对待调工序集合实施工位间柔性重排，得到动态工序分配序列；根据动态工序分配序列进行负载状态回溯，并根据回溯结果驱动工序负载动态重调度。

4、在一个优选的技术方案中，所述获取工位装配作业数据，并进行负载状态辨识，形成工序负载轨迹，具体如下：获取各工位装配作业数据，并进行多源事件融合，形成多源装配作业事件集合；根据多源装配作业事件集合识别设备动作变化节点，划分连续装配行为片段；基于连续装配行为片段分析工位内执行动作关联关系，确定作业事件对应工序关系；根据作业事件对应工序关系提取有效装配状态，获得工序有效负载；基于工序有效负载关联产品型号，通过分析装配动作差异以及工序执行时长变化，生成型号关联工序负载序列；根据型号关联工序负载序列进行负载变化趋势识别，形成工序负载状态变化数据；基于工序负载状态变化数据执行负载状态演化识别，确定工序负载动态变化轨迹；根据工序负载动态变化轨迹进行负载偏移区域识别，获取工序负载偏移感知；基于工序负载偏移感知更新工序负载动态变化轨迹，输出工序负载轨迹。

5、在一个优选的技术方案中，所述基于工序有效负载关联产品型号，通过分析装配动作差异以及工序执行时长变化，生成型号关联工序负载序列，具体为：获取工序有效负载的装配事件记录，建立型号对应工序负载关联序列；通过型号对应工序负载关联序列识别不同型号产品的装配动作变化，通过对相同工序中的动作执行进行对比，提取型号差异装配区段；根据型号差异装配区段解析工序负载变化状态，识别由产品结构差异引起的负载变化区段，形成型号影响负载区段；基于型号影响负载区段分析负载变化趋势，识别型号负载特征区间；根据型号负载特征区间关联工序执行变化，识别换型调整引起的负载变化区段，并从型号负载变化中进行剔除；基于完成换型影响剔除后的型号负载变化区段，构建型号工序负载映射序列；根据型号工序负载映射序列匹配实时生产中的产品型号变化，对工序负载状态进行更新，形成型号关联工序负载序列。

6、在一个优选的技术方案中，所述基于工序负载轨迹执行负载偏移定位，生成待调工序集合，具体如下：获取工序负载轨迹中的各装配工序负载变化记录，提取工序负载状态特征，建立工序负载状态基准序列；通过工序负载状态基准序列分析负载变化特征，将当前工序负载状态与型号历史负载状态进行匹配，识别由产品结构差异引起的正常负载变化，并获得工序负载偏移数据；基于工序负载偏移数据分析各装配工序负载变化连续性，识别持续超过生产波动范围的负载变化区段，并确定持续性负载偏移工序；根据持续性负载偏移工序的设备执行状态以及工序流转状态，分析负载偏移产生原因，得到负载偏移原因分析结果；基于负载偏移原因分析结果建立工序负载影响传播路径，确定负载偏移影响范围；根据负载偏移影响范围分析异常工序对生产节拍的影响程度，计算负载偏移影响值，并确定负载偏移影响等级；基于负载偏移影响等级对持续性负载偏移工序进行筛选，标记候选调整工序，剔除短周期波动以及不可调整工序；根据候选调整工序的工序执行约束、设备能力约束以及工位替代关系，分析候选调整工序的可迁移范围，确定目标调整工序；基于目标调整工序的负载偏移位置、调整优先级以及可重排范围生成待调工序集合。

7、在一个优选的技术方案中，所述根据候选调整工序的工序执行约束、设备能力约束以及工位替代关系，分析候选调整工序的可迁移范围，确定目标调整工序，具体如下：获取候选调整工序的工序执行记录，对工序执行过程进行动作关联解析，划分基础执行单元与可调整执行单元，识别能够独立迁移的动作单元，并建立工序动作迁移结构；基于工序动作迁移结构对可调整执行单元进行位置匹配，分析目标动作单元与候选执行位置之间的适配关系，确定替代执行位置，生成动作迁移匹配关系；根据动作迁移匹配关系对替代执行位置进行流程衔接验证，将迁移动作单元与关联工序之间的执行顺序进行分析，识别动作迁移路径；基于动作迁移路径分析迁移后的生产状态变化，对迁移前后的工序执行过程进行对比，识别迁移后工序负载重新分布状态，筛选有效调整方案；据有效调整方案分析不同候选工序之间的调整关系，对候选调整工序进行排序，确定优先调整工序及对应迁移位置；基于优先调整工序及对应迁移位置建立工序柔性调整映射，将目标工序、迁移动作单元以及调整位置进行关联，形成工序调整路径；根据工序调整路径识别满足执行条件的调整对象，确定为目标调整工序。

8、在一个优选的技术方案中，所述通过对待调工序集合实施工位间柔性重排，得到动态工序分配序列，具体如下：获取待调工序集合中各个待调工序对应工件的当前生产位置，追踪工件与目标工序之间的流转距离，划分工序重排时间窗口；在工序重排时间窗口内建立工位释放序列，按照工位任务预计完成时间排列释放节点，将待调工序依次插入释放节点，生成候选插入工位；对候选插入工位执行资源状态分析，形成可执行插入位置；将待调工序插入可执行插入位置，重构工件进入、工序执行以及工件输出之间的连接关系，分析前后工序的执行顺序与物流连接状态，形成连续工序链；对连续工序链执行占用推演，得到无冲突重排组合；基于无冲突重排组合重构产品批次工序顺序，形成批次连续序列；对批次连续序列执行负载重构，保留负载恢复重排方案；根据负载恢复重排方案生成调整时序，将原工位释放、工件转移、目标工位接入以及工序完成依次连接，排列待调工序，生成动态工序分配序列；对动态工序分配序列执行下发前状态匹配，将状态一致的工序写入重排执行队列，对状态变化的工序重新计算插入位置，更新动态工序分配序列。

9、在一个优选的技术方案中，所述对连续工序链执行占用推演，得到无冲突重排组合，具体如下：基于连续工序链建立待调工序的任务占用区间，生成任务占用段；根据任务占用段排列同一工位上的工序任务，生成工位任务排列序列；将各工位任务排列序列进行横向对应，追踪其他工序任务之间的时间交叠关系，生成工序占用交叠段；基于工序占用交叠段确定发生时间重叠的工序任务，归并任务冲突组，形成工位任务冲突集合；根据工位任务冲突集合调整工序的接入顺序，将能够后移的工序沿工位任务排列序列向后调整，并重新计算调整后的任务结束时间，形成冲突消解任务段；将冲突消解任务段回填至工位任务排列序列，重新计算各工序之间的任务占用关系，组合各工位重排任务，形成候选无冲突重排组合；根据候选无冲突重排组合提取各工位的工序执行顺序、任务接入时间以及任务完成时间，将工位重排任务组合为无冲突重排组合。

10、在一个优选的技术方案中，所述对批次连续序列执行负载重构，保留负载恢复重排方案，具体如下：基于批次连续序列定位待迁移工序，确定原始任务占用段，建立迁移工序原始负载占用基准；根据迁移工序原始负载占用基准执行负载迁移映射，形成迁移负载变化区间；对迁移负载变化区间执行连续空闲识别，建立迁移负载关系；基于迁移负载关系沿工件实际流转链向后传递，分析迁移工序对后续工序接入时间产生的延迟，并将延迟转换为工件等待变化量，形成负载传递链；根据负载传递链追踪受影响工位，比较各工位调整前后的负载峰值及等待变化，识别原瓶颈工位的负载下降状态以及后续工位的负载聚集状态，形成瓶颈变化关系；基于瓶颈变化关系筛选无冲突重排组合，形成候选负载恢复方案；对候选负载恢复方案执行整体回算，重新分析调整后的工位负载及工件等待状态，确定负载恢复重排方案。

11、在一个优选的技术方案中，所述根据动态工序分配序列进行负载状态回溯，并根据回溯结果驱动工序负载动态重调度，具体如下：从动态工序分配序列中提取工序计划接入时间与实际接入时间，分析两者之间的时间偏差，确定有效延迟；沿有效延迟的工件工序链向后推算，利用后续工序原有等待时间吸收有效延迟，直至延迟无法被当前工序间隔消化，确定首个受影响工序；以首个受影响工序为起点向后展开任务关系，划分动态重调度范围；对动态重调度范围内的调整节点搜索原工位后续空闲时段，优先将任务插入现有空档，并更新后续任务的接入位置；当原工位不存在可用空档时，将调整节点匹配至具备相同工序执行作用的备用工位，并将工件转运及工位切换产生的时间加入新的任务占用区间；将任务占用区间重新接入批次连续序列，发现任务挤占相邻批次空档时取消当前调整位置并继续搜索下一可用位置；对通过批次衔接的任务序列执行增量时间回算，得到增量回算结果；将增量回算结果与调整前任务序列进行差值比较，形成可执行重调度结果；根据可执行重调度结果调整动态工序分配序列中的任务先后关系，将尚未执行的受影响任务按照更新后的接入时间重新插入工位任务序列，并沿调整任务向后更新相邻工序的接入时间及工位释放时间。

12、在一个优选的技术方案中，所述沿有效延迟的工件工序链向后推算，利用后续工序原有等待时间吸收有效延迟，直至延迟无法被当前工序间隔消化，确定首个受影响工序，具体如下：根据有效延迟从发生时间偏移的工序确定实际完成时间，以工件实际完成后的转运及下一工序准备时间推算实际到位时间，并将实际到位时间与计划接入时间进行差值计算，得到初始延迟量；基于初始延迟量对下一工序工位执行空闲时间提取，得到可吸收时间；将初始延迟量按照当前工位可吸收时间执行逐段扣减，得到剩余延迟；将剩余延迟映射至下一工序实际工位占用区间，以工位已有任务释放时间与工件预计到位时间进行时间对齐，生成工件工序链；沿工件工序链将更新后的剩余延迟继续向后传递，并与相邻批次任务占用区间进行时间重叠分析，同时更新后续工序接入边界；根据工序接入边界对后续工序执行状态进行截断处理，确定延迟可影响范围；对延迟可影响范围内的尚未执行工序逐段扣减可吸收时间，当某一工序扣减后仍保留剩余延迟时，确定为首个受影响工序。

13、本发明一种电取暖桌自动化组装产线工序负载动态均衡调度方法的技术效果和优点：

14、1.本发明通过对工位装配作业数据进行负载状态辨识，并按照工序执行过程形成工序负载轨迹，能够持续反映各工位负载变化及工序负载偏移位置；进一步基于工序负载轨迹执行负载偏移定位并生成待调工序集合，能够缩小工序调整范围，使后续调度针对实际负载偏移进行处理，显著提升工序负载识别及调整的准确性。

15、2.本发明通过对待调工序集合实施工位间柔性重排，并结合重排结果形成动态工序分配序列，能够根据工位负载变化调整工序分配关系；进一步根据动态工序分配序列进行负载状态回溯，并依据回溯结果驱动工序负载动态重调度，能够使工序调整与实际执行状态持续衔接，有效减小负载偏移对后续工序的传递影响，显著提升组装产线的负载动态均衡及调度响应能力。