(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211029307.5 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 李成　杨博　郑忠斌　陈彩莲　 关新平　 (74)专利代理 机构 上海旭诚知识产权代理有限 公司 312 20 专利代理师 郑立 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) G06Q 10/08(2012.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种汽车行业中基于混线柔性生产的分布 式调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种汽车行业中基于混线柔 性生产的分布式调度方法， 涉及柔性生产领域， 所述方法包括以下步骤： S101： 构建工厂的信息 物理系统， 并将生产线、 生产设备和物料运输设 备与各自的数字化模型互联， 该信息物理系统为 工厂的控制枢纽和决策枢纽； S103： 建立基于 MQTT的发布 ‑订阅机制的通信模型， 该MQTT消息 中包含时间戳信息以及生产状况或设备信息所 对应的时间信息； S105： 在工厂的中心服务器上 构建调度模块， 该调度模块中内置分布式调度方 案， 该分布式调度方案通过 强化学习确定排产计 划。 本发明秉持柔性生产的理念， 在生产过程中 发生排产计划之外的情况时， 可以及时针对突发 的生产状况对排产计划做出调整， 增加排产计划 的鲁棒性。 权利要求书4页 说明书14页 附图3页 CN 115239199 A 2022.10.25 CN 115239199 A 1.一种汽车行业中基于混线柔性生产的分布式调度方法， 其特征在于， 所述方法包括 以下步骤： S101： 构建工厂的信息物理系统， 并将生产线、 生产设备和物料运输设备与各自的数字 化模型互联， 所述信息物理系统为所述工厂的控制枢纽和决策枢纽； S103： 建立基于MQTT的发布 ‑订阅机制的通信 模型， 所述MQTT消息中包含时间戳信息以 及生产状况或设备信息所对应的时间信息； S105： 在所述工厂的中心服务器上构建调度模块， 所述调度模块中内置分布式调度方 案， 所述分布式调度方案通过强化学习确定排产计划。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S101中的所述信息物 理系统包括中 心服务平台， 所述中心 服务平台包括通信模块、 数字孪生模块和调度模块， 所述三个模块之 间存在数据交 互； 其中， 所述通信模块， 负责采集各个设备的生产信息， 并将采集数据存 储到数据库中； 所述数字孪生模块， 对所述工厂中用于生产的设备和资料进行数字化建模， 以便调度 控制和可视化展示； 所述调度模块， 根据 所述数字孪生模块中所包含的生产设备和物料运输设备的生产状 况信息， 制定排产计划。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述调度模块包括调度算法和调度沙盘， 所 述调度算法设置有所述排产计划所需要的算法集合， 以及与所述算法相对应的接口； 所述 调度沙盘设置为生产调 度的模拟平台， 通过所述调 度算法得到的所述排产计划在所述调 度 沙盘中进行模拟。 4.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤S101包括如下步骤： S1011： 在所述生产线、 所述生产设备和所述物料运输设备上部署OPC ‑UA协议客户端， 所述OPC‑UA协议客户端将所述生产线和 /或所述生产设备上的数据转化为数字模型， 并按 照OPC‑UA协议与所述数字 孪生模块进行信息交 互； S1012： 在所述生产线、 所述生产设备、 所述物料运输设备和检测 设备上部署MQTT客户 端， 所述MQT T客户端发布与订阅生产信息和物流信息； S1013： 在所述生产线和所述生产设备的控制器上部署第一控制模块， 所述第一控制模 块中包含不同型号产品的加工程序， 所述生产线在实际生产过程中使用的加工程序通过所 述排产计划调度确定； S1014： 在所述物料运输设备上部署第二控制模块， 所述第二控制模块中包含运输物料 种类、 运载量、 路径规划等调度命令， 所述物料运输 设备在实际生产过程中的物流运输任务 通过所述排产计划调度确定 。 5.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤S103中包括如下步骤： S1031： 设置所述中心服务平台上的所述通信 模块通过MQTT客户端订阅主题消息， 所述 主题消息包括每条所述生产线生产状态的主题消息、 每个所述物料运输设备运载信息的主 题消息和所述检测设备检测信息的主题消息； S1032： 设置每条所述生产线和所述生产设备上的所述通信模块通过MQTT客户端订阅 主题消息， 所述主题消息包括： 产品或部件的产量信息和生产信息、 所述中心 服务平台的调 度策略信息；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115239199 A 2S1033： 设置每个所述物料运输设备上的所述通信 模块通过MQTT客户端订阅主题消息， 所述主题消息包括每条所述生产线生产状态的主题消息、 所述中心 服务平台所述调 度策略 信息和所述检测设备检测需求的主题消息 。 6.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S105中的所述分布式调度 方案包括 策略调整阶段和策略稳定阶段， 所述策略调整阶段和策略稳定阶段均包括如下步骤： S1051： 在所述调度模块中根据所述数字孪生模块中的数字化模型， 将所述生产线、 所 述物料运输 设备和所述检测设备抽象为相应的数字调度对象， 所述数字调 度对象包含对象 参数、 订阅参数、 发布参数、 对象模型以及所述对象模型的触发模式和触发条件； S1052： 对生产调度方案中的固定参数进行初始化： 根据不同型号产品的生产流程以及 其中所涉及部件生产中的数量关系， 确定所述每种 型号产品以及所述部件的总生产量， 并 根据生产关系确定所述每种产品或部件的生产价 值； S1053： 进入所述策略调整阶段， 在所述中心服务平台上对各个所述数字化模型模拟， 完成所述 生产线和所述物料运输设备的状态 ‑行为神经网络训练； S1054： 进入所述策略稳定阶段， 将所述中心服务平台中的每个所述数字化模型分发到 所述生产线和所述生产设备， 按照所述数字化模型中的所述状态 ‑行为神经网络中的参数 执行调度方案 。 7.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S1051中所述数字化模型到所述数 字调度对象的抽象化包括如下步骤： S10511： 所述生产设备数字化模型的抽象化， 包括： 对象参数为所述生产设备所 能生产 的产品种类， 订阅参数为所在生产线的生产 节拍、 当前生产产品的种类， 发布 参数为当前生 产对其他所需部件的需求量， 对 象模型包括产品的生产关系模型， 所述对 象模型的触发条 件为周期触发， 触发周期为 生产节拍的数值； S10512： 所述生产线数字化模型的抽象化， 包括： 对象参数为所述生产线所能生产的产 品种类以及生产节拍， 订阅参数为其它产品或部件生产线的生产情况， 发布参数为当前所 生产产品或部件的种类编号及其生产效率、 线上产量缓存信息， 对 象模型包括产品的生产 关系模型、 状态‑值神经网络和状态 ‑行为神经网络； 所述订阅参数设置为所述状态 ‑值神经 网络和所述状态 ‑行为神经网络的输入参数， 所述对 象模型中的生产关系模型 的触发模式 为周期触发， 触发周期为生产节拍的数值， 所述状态 ‑行为神经网络和所述状态 ‑值神经网 络的触发模式为外 部触发； S10513： 所述物料运输设备数字化模型的抽象化， 包括： 对象参数为所述物料运输设备 对每种产品或部件的运载额度和在不同所述生产设备或所述生产线之 间运输所需时长， 订 阅参数为所有所述生产设备和所述生产线的生产信息， 发布参数为物料 的运输状况， 对 象 模型包括物料的运输模型、 所述状态 ‑值神经网络和所述状态 ‑行为神经网络； 所述订阅参 数设置为所述状态 ‑值神经网络和所述状态 ‑行为神经网络的输入参数， 所述运输模型的触 发模式为内部触发， 所述状态 ‑行为神经网络和所述状态 ‑值神经网络的触发模式为外部触 发； S10514： 所述检测设备数字化模型的抽象化， 包括： 对象参数为所述检测设备所 能检测 的产品种类以及检测时长， 订阅参数为各条所述生产线的生产情况， 发布参数为产品或部 件的质量信息， 对 象模型为每条所述生产线的权重模型， 所述权重模型决定生产相同部件权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115239199 A 3