机器人车间调度的3个常见问题

如何在工作间有效地安排工作？对很多潜在的解决方案来说这是一个挑战，但是三个问题往往妨碍了很好的进度。

就时间安排而言，商店非常具有挑战性。正如我们在之前的文章中所讨论的那样，高混合，小批量生产商通常很难实现一致的工作流程。

当你考虑是否添加机器人时，这可能会是一个你非常难抉择的难题，传统上一贯的操作对过去来说是最好的。尽管协作机器人可以减少很多挑战。

研究人员已经研究了超过50年的作业车间调度。有一些常见问题一再出现。在本文中，我们将讨论三种可能会导致工作间出现问题的情况。

为什么实现作业车间计划很难

机器人可以兼任两份工作吗？我们介绍了加工车间的主要调度挑战：不一致的流程。

工作时间通常在车间作业之间进行，并且在需要时进行，而没有明确的生产计划。这使得工作间变得更加灵活，但这也意味着您无法轻易说出完成工作需要多长时间。

图：在将CNC程序更改为另一个型号之前，小写NYC最多可生成给定眼镜模型的40个单位

这是一个重要的调度问题，已在多个不同领域进行了多年的研究。研究人员称之为“ 工作车间问题”。它还具有多种应用，包括灵活制造，铁路调度，空中交通管制和机器人小区调度。

研究人员旨在回答这个问题：你如何能够在工作间有效地安排工作？

作业车间问题的目标是尽量减少“完工时间”，这是所有工作的计划总时间。这与“周期时间”不同，后者是一项工作的持续时间（或平均持续时间）。这个问题在数学上表示如下：

• 我们有m台机器（或制造工艺）和n个工作。

• 每个作业由k个操作组成，每个操作的处理时间Pk 大于0（Pk> 0）。

• 没有工作连续两次经历同一过程（即我们假设没有重做）。

• 的操作是唯一可行的，如果它的时间表（Sk的前面的操作已完成（后）开始SK + PK <= SK + 1）。

• 找到一个可行的时间表（Sk），以尽可能减少完工时间Ck。

虽然这样写出来似乎很简单，但是是最难调度的问题之一，并且被归类为NP-Hard（这是解决计算复杂问题的难度的一种度量）。

加工车间常见的三个问题

以下是在作业车间调度数学中出现的三个常见问题。它们也是真实世界（即非理论）工作间的问题。

1.运输或最小延误

运输是指将产品从一台机器转移到另一台机器所需的时间。这是一个挑战，因为它给时间表带来了额外的限制。直到之前的操作和运输时间已过，下一个操作才能开始。运输时间也因不同机器之间的距离而异，这使得它们不一致。

虽然我们称之为“运输时间”，但当流程中的各个步骤之间还存在其他延迟时，也会发生这种挑战。例如，在下列情况下，可能会发生作业车间的运输时间情况：

• 机器人将产品从一个制造过程传输到另一个制造过程。

• 应用程序需要最短时间来加热或冷却过程之间的产品，例如冶金或食品生产。

• 产品具有最短设定时间，或者在操作之间需要时间发生化学反应。

实际上，几乎所有的实际应用都包括进程之间的运输时间。将这些时间包含在日程安排中是一个好主意，但如果它们明显短于处理时间，则可以省略这些时间。

2.无等待或最大延迟

与运输时间相反的是“不等待”约束，其中处理操作之间的延迟不应超过最大时间。下一次操作必须在最长等待时间之前开始，否则产品将被毁坏。

无等待约束通常发生在产品必须保持可行的条件下，例如由于热量或化学反应。无等待调度约束的实例包括：

• 化学反应发生前必须完成操作的应用，例如聚合物的硬化，水泥的固化等。

• 在工作时必须保持一定温度的产品，例如铁水，冷冰淇淋等。

• 空气污染物可能会影响产品质量或完整性的应用，例如食品污染，电子设备的静电干扰等。

• 产品在连续移动的传送带上，这意味着机器人或操作员不会确定产品何时进入或离开操作。

无等待条件是限制性的，可以使调度非常困难。尽量减少无等待条件的数量，只有那些绝对必要的条件。

3.阻塞

最终的约束是“阻塞”，这意味着操作会暂停，直到产品传递到以下操作。它表示在操作之间没有“缓冲”的过程，例如工作进行中的箱子或堆。

阻碍是精益生产驱动消除操作之间缓冲区的一个后果。例如，想象一下，机器人必须将一部分数控车床移到铣床上，而不会把它放下。机器人必须等待铣床操作完成才能将零件从车床上移开。这是一个阻塞约束。

阻塞比没有等待的条件限制性更小。然而，它可能会引入一些特殊的挑战，比如死锁， 每个操作都在等待另一个完成而没有任何操作可以继续。

如何解决作业车间调度问题

“工作车间问题”有很多解决方案，但它们都涉及冗长复杂的数学，超出了本文的范围。然而，它只是帮助您熟悉三种常见的排班问题， 运输，不等待和阻塞，以便您可以更好地安排机加工车间的工作。

在您的流程中安排工作时遇到什么挑战？你有这三个问题的经验吗？哪一个问题对您的业务最成问题？请在下面的评论中告诉我们，或加入意匠说机器人粉丝团的讨论。