作者/李勇興、張毅、肖傳軍，西京學(xué)院

智能化數(shù)控系統(tǒng)在調(diào)度方面的應(yīng)用研究

作者/李勇興、張毅、肖傳軍，西京學(xué)院

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)智能化數(shù)控系統(tǒng)在現(xiàn)代制造業(yè)普遍應(yīng)用。在現(xiàn)代制造企業(yè)，調(diào)度部門承擔(dān)著指揮生產(chǎn)進(jìn)度、協(xié)調(diào)企業(yè)各個(gè)部門完成生產(chǎn)任務(wù)、組織日常安全生產(chǎn)的指揮職能。在協(xié)調(diào)和連接生產(chǎn)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)靈活指揮，搞好生產(chǎn)平衡等方面發(fā)揮重要作用。隨著現(xiàn)代制造業(yè)產(chǎn)品的多元性和復(fù)雜性，企業(yè)內(nèi)部調(diào)度工作也要利用先進(jìn)智能技術(shù)指揮生產(chǎn)，本文結(jié)合調(diào)度工作的職能、目前工作現(xiàn)狀，進(jìn)一步分析智能化數(shù)控技術(shù)在調(diào)度方面構(gòu)架和應(yīng)用。提出建設(shè)性意見(jiàn)，供同行參考

智能化；數(shù)控技術(shù)；調(diào)度；應(yīng)用；研究

前言

在現(xiàn)代制造行業(yè)中，把生產(chǎn)的目標(biāo)定為高精度、高速度、高可靠性，而智能數(shù)控系統(tǒng)正好為追求目標(biāo)提供可行的技術(shù)條件。隨著數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)、應(yīng)用推廣及人才培養(yǎng)的快速發(fā)展，必將會(huì)迎來(lái)制造業(yè)全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的局面，數(shù)控系統(tǒng)在提高企業(yè)生產(chǎn)水品和科技水平方面發(fā)揮重大作用。智能化數(shù)控系統(tǒng)是一門綜合性技術(shù)，它吸取了計(jì)算機(jī)科學(xué)、制造科學(xué)、檢測(cè)、監(jiān)控技術(shù)、自動(dòng)控制理論及圖形技術(shù)等多學(xué)科的原理，在生產(chǎn)過(guò)程中提高工作效率、增強(qiáng)產(chǎn)品精度并且實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)柔性自動(dòng)化，為制造行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)前所未有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為制造行業(yè)向智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。近年來(lái)，各大企業(yè)在調(diào)度工作中開(kāi)始應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)日益完善和先進(jìn)。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，為了適應(yīng)國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，我國(guó)各個(gè)制造企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)面迎來(lái)系統(tǒng)創(chuàng)新和升級(jí)的挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)智能控制系統(tǒng)是目前各大企業(yè)追求的目標(biāo)之一。而智能調(diào)度控制系統(tǒng)則是生產(chǎn)智能控制系統(tǒng)正常工作的核心機(jī)組成部分，可以形象的比喻成是生產(chǎn)自動(dòng)化智能系統(tǒng)像人的神經(jīng)中樞一樣，它的重要性不言而喻。因此，進(jìn)一步研究企業(yè)智能調(diào)度技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)架是制造業(yè)企業(yè)無(wú)法回避的的重要問(wèn)題。

1.調(diào)度工作職能

■1.1 保證生產(chǎn)線正常運(yùn)行、維護(hù)生產(chǎn)穩(wěn)定

在各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)中，都需要提前制定生產(chǎn)計(jì)劃及生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃，傳統(tǒng)工作方法都是由負(fù)責(zé)生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員共同研究制定，然而人腦的智商畢竟是有限的，即使生產(chǎn)計(jì)劃制定的詳細(xì)、具體、完美周密，落實(shí)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中也可能發(fā)生意想不到情況。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，涉及到具體操作人員掌握的技術(shù)情況和工作態(tài)度，由于人員素質(zhì)各不相同情況十分復(fù)雜，這樣可能造成人為意外安全隱患，除此之外，機(jī)器設(shè)備、外部環(huán)境也存在意想不到的安全隱患，這都是不安全因素，是問(wèn)題的根源所在。如果意外情況發(fā)生，輕則影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，重則導(dǎo)致被迫停產(chǎn)，企業(yè)生產(chǎn)無(wú)法按計(jì)劃完成。調(diào)度部門的工作就是要及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種安全隱患的原因。負(fù)責(zé)安排相關(guān)部門及相關(guān)人員及早排除不安全因素，把不安全因素最好消滅在萌芽中，為生產(chǎn)穩(wěn)定、長(zhǎng)期、安全運(yùn)行提供保障，保證生產(chǎn)任務(wù)順利保質(zhì)保量的完成。反之，假如失去生產(chǎn)調(diào)度的組織安排，生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題很難得到及時(shí)恰當(dāng)?shù)奶幚恚敲催B基本的正常生產(chǎn)過(guò)程都難以持續(xù)，更談不上完成生產(chǎn)計(jì)劃了。

■1.2 調(diào)研生產(chǎn)數(shù)據(jù)、關(guān)注生產(chǎn)動(dòng)態(tài)

生產(chǎn)調(diào)度不僅要在生產(chǎn)過(guò)程中負(fù)責(zé)人員安排，還要負(fù)責(zé)生產(chǎn)任務(wù)的分配，同時(shí)還會(huì)涉及許多設(shè)備、安全、供應(yīng)、技術(shù)、質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)、銷售等方面的變化因素和數(shù)據(jù)的波動(dòng)，記錄數(shù)據(jù)要求及時(shí)又準(zhǔn)確，這是一項(xiàng)乏味而又非常重要的工作。這些搜集到的數(shù)據(jù)記錄，反應(yīng)企業(yè)各部門各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況，是企業(yè)在管理方面做出決策的基礎(chǔ)依據(jù)，同時(shí)，這些數(shù)據(jù)還可以當(dāng)作經(jīng)驗(yàn)材料供企業(yè)內(nèi)部員工學(xué)習(xí)。這些數(shù)據(jù)搜集的工作無(wú)限擴(kuò)大調(diào)度的工作量和工作強(qiáng)度。而智能數(shù)控系統(tǒng)對(duì)對(duì)這些問(wèn)題迎刃而解。

■1.3 協(xié)調(diào)生產(chǎn)關(guān)系、貫徹管理意圖

現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越表現(xiàn)出專業(yè)化、加工深度化特點(diǎn)，而且各生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有具體的管理層。因此，組織指揮各生產(chǎn)部門之間的關(guān)系協(xié)調(diào)密切，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程能夠正常運(yùn)行的必要保證。調(diào)度的工作就是把各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各級(jí)管理者對(duì)生產(chǎn)安排的意見(jiàn)，及時(shí)通過(guò)生產(chǎn)調(diào)度轉(zhuǎn)達(dá)到生產(chǎn)崗位，再把生產(chǎn)崗位的反饋意見(jiàn)傳遞給各層管理者，等待他們的分析。

2.智能數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算與加工技術(shù)。它可以通過(guò)高性能驅(qū)動(dòng)單元控制加工過(guò)程中的各種信息。目前，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，其中數(shù)控機(jī)床最為典型和應(yīng)用最為廣泛。數(shù)控系統(tǒng)具有高性能、高精度和高可靠性，但這些不能滿足現(xiàn)代人的需求，因此智能功能將成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，如運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、推理、決策能力和處理環(huán)境感知、智能數(shù)據(jù)庫(kù)、智能監(jiān)控等。

智能化是二十一世紀(jì)制造技術(shù)的主要方向之一。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展更新，智能化的概念已逐漸滲透到各行各業(yè)和人們生活的各個(gè)方面，數(shù)控系統(tǒng)也引進(jìn)了自適應(yīng)控制，模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)制，不但具有自動(dòng)編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自動(dòng)三維刀具補(bǔ)償生成和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)控制，故障監(jiān)測(cè)也具有人性化的設(shè)計(jì)。而故障診斷專家系統(tǒng)、自診斷功能還在持續(xù)改進(jìn)。只能數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)可以大量的應(yīng)用到不同的行業(yè)領(lǐng)域而不出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。

智能數(shù)控系統(tǒng)又被稱為仿人智能，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更加人性化。在數(shù)控系統(tǒng)中，包括智能行為程序的模擬、擴(kuò)展和擴(kuò)展，如自學(xué)習(xí)、自識(shí)別、自規(guī)劃、自修復(fù)、自復(fù)制等。智能數(shù)控系統(tǒng)的測(cè)試、建模、特征提取、自動(dòng)的知覺(jué)加工系統(tǒng)能夠通過(guò)內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境對(duì)物體的加工精度和效率以及物理量變化進(jìn)行跟蹤，并很快的作出智能決策，設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目的最佳方案，并在生產(chǎn)和后續(xù)的加工中應(yīng)用。如進(jìn)給速度、切削深度、坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)、主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床能夠更加完善的實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程。

3.智能數(shù)控調(diào)度系統(tǒng)

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，我國(guó)數(shù)控調(diào)度技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)技術(shù)使得智能數(shù)控傳感設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)，已經(jīng)能夠順利通過(guò)雙向通信技術(shù)進(jìn)行計(jì)算平臺(tái)共享的全景信息傳輸擴(kuò)展，收集和分配現(xiàn)有資源，分銷網(wǎng)絡(luò)信息的交換與集成，更合理科學(xué)的配置調(diào)度工作安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

智能數(shù)控調(diào)度技術(shù)系統(tǒng)除了以上功能外，該智能調(diào)度系統(tǒng)的本質(zhì)是獲得全景信息網(wǎng)絡(luò)，比傳統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)更加完善的延伸壽命管理周期的信息，對(duì)積極的推動(dòng)整個(gè)調(diào)控完成發(fā)揮了重要作用。因此，智能數(shù)控調(diào)度系統(tǒng)能夠優(yōu)化工作效率，從而提高整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的利用率，提高整體能源使用效率，實(shí)現(xiàn)環(huán)保功能，達(dá)到有效利用能源的目標(biāo)。

4.智能數(shù)控系統(tǒng)在調(diào)度中的應(yīng)用

■4.1 協(xié)助安排故障排除

對(duì)進(jìn)程調(diào)度的實(shí)際操作中，經(jīng)常會(huì)遇到一些突發(fā)事件，如虛假報(bào)警信號(hào)，主系統(tǒng)不穩(wěn)定造成的電壓或電流波形不穩(wěn)定等，在日常的主站系統(tǒng)中出現(xiàn)這種這些事件，是無(wú)法有效跟蹤的，而且由于出現(xiàn)的不規(guī)律性，增加了工作人員的辨別難度，甚至是無(wú)從下手。沒(méi)法做出處理。智能數(shù)控系統(tǒng)可以對(duì)這些事件進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控和跟蹤，并通過(guò)實(shí)時(shí)記錄形成相應(yīng)的文件。然后，該系統(tǒng)可用于員工的詳細(xì)身份識(shí)別，并能通過(guò)事件快速定位原始消息，找到故障的來(lái)源。因?yàn)橐呀?jīng)保存了所有的歷史數(shù)據(jù)，所以在故障排除時(shí)您可以向工作人員詢問(wèn)前例的詳細(xì)處理信息。

■4.2 生產(chǎn)質(zhì)量分析

由于智能數(shù)控系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)相當(dāng)于調(diào)度專家從主站所獲得的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)所分析的誤差代碼基本上是實(shí)際生產(chǎn)情況。在操作中，可以通過(guò)錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)或框架列表來(lái)查看產(chǎn)品的質(zhì)量。這樣工作人員就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理，恢復(fù)生產(chǎn)，保證生產(chǎn)質(zhì)量，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

■4.3 消除缺陷和錯(cuò)誤

整個(gè)系統(tǒng)中，由于設(shè)備的多樣性，各個(gè)生產(chǎn)廠家不一樣，對(duì)控制的了解可能會(huì)有一些差異，再加上設(shè)備在不同地區(qū)有不同的實(shí)施方法。小的差異對(duì)系統(tǒng)可能沒(méi)有太大的影響，但也有一些明顯的缺陷，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致更大的時(shí)間序列錯(cuò)誤。這些微小的差異可以通過(guò)智能數(shù)控系統(tǒng)解決，以更好地解決問(wèn)題。

5.智能數(shù)控系統(tǒng)案例

目前，許多廠家已經(jīng)應(yīng)用了智能數(shù)控系統(tǒng)，得到了社會(huì)各界的好評(píng)，并正在開(kāi)發(fā)和完善智能數(shù)控系統(tǒng)。因此，采用智能數(shù)控系統(tǒng)調(diào)度將使一些調(diào)度服務(wù)和系統(tǒng)流程更加規(guī)范、固化，有效的減少人為因素對(duì)業(yè)務(wù)流程的影響，提高工作效率。從總體情況看，在設(shè)備維修管理，審批流程的操作和管理等方面，智能化數(shù)控系統(tǒng)都能夠提高綜合管理水平，實(shí)現(xiàn)電子化的經(jīng)營(yíng)和管理日志，設(shè)備維修和新設(shè)備生產(chǎn)可流通網(wǎng)絡(luò)。

6.結(jié)論

智能控制技術(shù)的變化，是制造業(yè)的一個(gè)革命性的變革，不僅給傳統(tǒng)制造業(yè)成為工業(yè)應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)，而且隨著智能數(shù)字控制技術(shù)的進(jìn)步和智能數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，在一些重要的行業(yè)如：IT，輕工、化工等行業(yè)的數(shù)字化設(shè)備發(fā)展產(chǎn)生重大的影響，是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。智能數(shù)控系統(tǒng)的使用，可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)人員的工作，減少工人的勞動(dòng)量，減少事故發(fā)生，提高生產(chǎn)效率，減少大量的制造成本，智能數(shù)控系統(tǒng)將帶來(lái)調(diào)度創(chuàng)新。

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