基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统，具体涉及车间智能调度技术领域，包括数据采集模块、数字孪生平台搭建模块、任务管理模块、AGV调度模块、AGV搬运机器人，所述数据采集模块用于采集车间数据，并将采集的数据传输至虚拟模型搭建模块和AGV调度模块；所述AGV调度模块分析获得的任务信息并生成最优路径交给AGV搬运机器人执行，监控AGV搬运机器人的执行情况，为AGV搬运机器人提供支持；所述AGV搬运机器人负责执行任务，同时上传任务执行的视频监控，并将遇到的问题通过通讯单元传输至调度模块，包括健康评估单元、运动单元、信息反馈单元。信息反馈单元。信息反馈单元。

【技术实现步骤摘要】
基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统


[0001]本专利技术涉及体外诊断
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统。

技术介绍

[0002]AGV是AutomatedGuidedVehicle的缩写，意即“自动导引运输车”AGV是装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。
[0003]车间是生产制造的主要场所，车间包括了仓储设备、输送工具，实时掌握车间情况并进行预测需要搭建数字孪生车间，所述数字孪生车间指的是通过掌握车间信息建立虚拟模型。
[0004]物流系统是指在一定的时间和空间里，由所需输送的物料和包括有关设备、输送工具、仓储设备、人员以及通信联系等若干相互制约的动态要素构成的具有特定功能的有机整体。物流系统的成功要素是使物流系统整体优化以及合理化，并服从或改善社会大系统的环境。
[0005]在物流快速发展的当下，从业者越来越多，但多数人员从事的是简单重复的体力劳动，将智能AGV于物流结合，用于完成物流系统中的运输、分类具有广阔前景和现实意义，现有的智能物流调度系统存在低效缓慢、自动化低的问题。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统，通过完善任务管理、效率调度、AGV搬运机器人管理，以解决上述
技术介绍
中提出的现有调度物流系统存在的效率低、自动化低的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统，包括数据采集模块、数字孪生平台搭建模块、任务管理模块、AGV调度模块、AGV搬运机器人，所述数据采集模块用于采集车间的数据，并将采集的数据传输至虚拟模型搭建模块和AGV调度模块，数据采集模块包括空间信息采集单元、生产数据采集单元、销售数据采集单元；所述数字孪生平台搭建模块用于搭建数字孪生车间，包括三维模型搭建单元、数字孪生搭建单元、仿真预测单元，所述仿真预测单元根据实时的生产数据和销售数据得到预测任务信息，并将预测任务信息传输至任务管理模块；所述任务管理模块包括用户单元、任务生成单元和任务分级单元，任务管理模块用于生成任务信息并传输至AGV调度模块；所述AGV调度模块分析获得的任务信息进行效率调度并生成最优路径交给AGV搬运机器人执行，监控AGV搬运机器人的执行情况，为AGV搬运机器人提供支持，所述AGV调度模块包括效率调度单元、路径规划单元、监控显示单元、数据交互单元、存储单元；所述AGV搬运机器人负责执行任务，同时上传任务执行的视频监控，通过通讯单元将执行情况传输至调度模块，包括健康评估单元、运动单元、信息反馈单元。
[0008]在一个优选的实施方式中，所述仿真预测单元用于预测待处理任务，在数字孪生搭建单元中通过物理车间建立虚拟车间，以实时数据驱动虚拟车间，实现在虚拟空间中对设备运行装填、产品加工状态、物流状态、销售数据的可视化监视，通过采集车间实时数据和历史规律得到预测任务样本，所述预测任务样本中包括n个任务子集，通过将预测任务样本输入虚拟车间进行仿真预测，实现车间的在线预测，根据仿真预测的情况调整预测任务样本，直到得到的仿真预测满足预设值要求，同时得到预测任务样本中每个任务子集的理想执行时间，最后将调整后的预测任务样本和理想执行时间通过通讯机制传输至任务生成单元。
[0009]在一个优选的实施方式中，所述任务管理模块包括用户单元、任务生成单元和任务分级单元，所述用户单元用于管理用户信息，经过授权的用户上传任务、确定任务优先级，所述任务管理单元接收用户单元上传的任务和仿真预测单元预测的信息生成任务，所述任务分级单元用于确定任务优先级，将任务与优先级信息传输至AGV调度模块，所述任务生成单元接收仿真预测单元传输的任务和用户直接下达的任务，所述任务分级单元包用户直接确定任务优先级和自动确定任务优先级两种模式。
[0010]在一个优选的实施方式中，所述自动确定任务优先级模式，采用任务优先级排序算法确定任务优先级，与确定任务优先级最相关的因素有：任务的价值性V、任务的紧迫性T，任务的价值性V和任务的紧迫性T具有随时间变化的特性，执行中的任务具有即时价值性和即时紧迫性，所述任务的紧迫性T的影响因素有任务的截止时间、AGV搬运机器人工作效率E，所述任务按照状态不同划分为待处理的任务、正常执行中的任务、中断的任务、完成的任务。
[0011]在一个优选的实施方式中，所述任务优先级排序算法，通过下列步骤得到任务优先级顺序：
[0012]步骤S01、计算当前任务存在的价值性V：所述任务存在的价值性V指完成该任务带来的效益，以车间生产产品的生命周期能够实现的经济效益为价值总量，将实现产品生命周期需要完成的任务的价值累加得到车间产品生命周期的价值总量；
[0013]步骤S02、计算当前任务的紧迫性T：先得到完成理想执行时间t1，根据当前时间t2和任务截止日期t3的差值得到任务剩余时间，若剩余时间不大于任务需要的时间，则任务的紧迫性数值高，将任务输入数字虚拟车间经过由仿真预测单元得到完成任务需要的时间；
[0014]步骤S03、计算任务的即时价值性：任务IVi表示任务集中的第i个任务的即时价值性，IV
i
＝k
×
t
P
，k表示任务预期价值与任务理论执行时间的比值，p表示任务即时价值产生的速度变化，当p＝1表示任务的即时价值匀速产生，当p＝1表示任务的即时价值变加速产生，p＜11表示任务的即时价值变减速产生；
[0015]步骤S04、计算任务的即时紧迫性：通过公式计算任务的即时紧迫性，其中Ti表示任务集中的第i个任务的即时紧迫性，t*表示任务已经执行的时间；
[0016]步骤S05、计算任务优先级：通过计算IVi
Q1
×
Ti
Q2
的积得到任务优先级的数值，数值最大的任务为第一优先级任务，其中Q1表示任务价值的权重系数，Q2表示任务紧迫性权重系数。
[0017]在一个优选的实施方式中，所述效率调度单元通过判断当前AGV工作效率能否满足第一优先级任务要求，若能满足则直接执行，若不能满足则从正常执行中的任务中筛选出可中断地任务，提高当前效率，所述可中断的任务指计算任务优先级数值小的任务。
[0018]在一个优选的实施方式中，所述AGV调度模块中的路径规划单元利用路径规划算法生成与任务对应的最佳路径，并将任务和最佳路径传输给AGV搬运机器人，所述路径规划算法为，蚁群算法、粒子群算法、遗传算法中的任一一种。
[0019]在一个优选的实施方式中，所述AGV搬运机器人具有导航定位功能、运动功能、通讯接口、电源，AGV搬运机器人根据指令完成搬运功能，将物品传输至指定位置，并反馈执行情况，采用无感识别技术——无线射频识别技术实现AGV机器人的定位模块，所述通信功能由Zigbee技术实现。
[0020]在一个优选的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统，其特征在于：包括数据采集模块、数字孪生平台搭建模块、任务管理模块、AGV调度模块、AGV搬运机器人，所述数据采集模块用于采集车间的数据，并将采集的数据传输至虚拟模型搭建模块和AGV调度模块，数据采集模块包括空间信息采集单元、生产数据采集单元、销售数据采集单元；所述数字孪生平台搭建模块用于搭建数字孪生车间，包括三维模型搭建单元、数字孪生搭建单元、仿真预测单元，所述仿真预测单元根据实时的生产数据和销售数据得到预测任务信息，并将预测任务信息传输至任务管理模块；所述任务管理模块包括用户单元、任务生成单元和任务分级单元，任务管理模块用于生成任务信息并传输至AGV调度模块；所述AGV调度模块分析获得的任务信息进行效率调度并生成最优路径交给AGV搬运机器人执行，监控AGV搬运机器人的执行情况，为AGV搬运机器人提供支持，所述AGV调度模块包括效率调度单元、路径规划单元、监控显示单元、数据交互单元、存储单元；所述AGV搬运机器人负责执行任务，同时上传任务执行的视频监控，通过通讯单元将执行情况传输至调度模块，包括健康评估单元、运动单元、信息反馈单元。2.根据权利要求1所述的基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统，其特征在于：所述仿真预测单元用于预测待处理任务，在数字孪生搭建单元中通过物理车间建立虚拟车间，以实时数据驱动虚拟车间，实现在虚拟空间中对设备运行装填、产品加工状态、物流状态、销售数据的可视化监视，通过采集车间实时数据和历史规律得到预测任务样本，所述预测任务样本中包括n个任务子集，通过将预测任务样本输入虚拟车间进行仿真预测，实现车间的在线预测，根据仿真预测的情况调整预测任务样本，直到得到的仿真预测满足预设值要求，同时得到预测任务样本中每个任务子集的理想执行时间，最后将调整后的预测任务样本和理想执行时间通过通讯机制传输至任务生成单元。3.根据权利要求1所述的基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统，其特征在于：所述任务管理模块包括用户单元、任务生成单元和任务分级单元，所述用户单元用于管理用户信息，经过授权的用户上传任务、确定任务优先级，所述任务管理单元接收用户单元上传的任务和仿真预测单元预测的信息生成任务，所述任务分级单元用于确定任务优先级，将任务与优先级信息传输至AGV调度模块，所述任务生成单元接收仿真预测单元传输的任务和用户直接下达的任务，所述任务分级单元包用户直接确定任务优先级和自动确定任务优先级两种模式。4.根据权利要求3所述的基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统，其特征在于：所述自动确定任务优先级采用任务优先级排序算法确定任务优先级，与确定任务优先级最相关的因素有：任务的价值性V、任务的紧迫性T，任务的价值性V和任务的紧迫性T具有随时间变化的特性，执行中的任务具有即时价值性和即时紧迫性，所述任务的紧迫性T的影响因素有任务的截止时间、AGV搬运机器人工作效率E，所述任务按照状态不同划分为待处理的任务、正常执行中的任务、中断的任务、完成的任务。5.根据权利要求4所述的基于AGV的数字孪生车间智能动态调度物流系统，其特征在于：所述任务优先级排序算法，通过下列步骤得到任务优先级顺序：步骤S01、计算当前任务存在的价值性V：所述任务存在的价值性V指完成该任务带来的效益，以车间生产产品的生命周期能够实现的经济效益为价值总量，将实现产品生命周期需要完成的任务的价值累加得到车间产品生命周期的价值总量；
步骤S02、计算当前任务的紧迫性T：先得到完成理想执行时间t1，根据当前时间t2和任务截止日期t3...

【专利技术属性】
技术研发人员：章友芳，罗来云，刘婷婷，石莉，
申请(专利权)人：江苏上马信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：