[发明专利]一种基于VCG拍卖的智能车间主动调度方法

说明书

本发明公开了一种基于VCG拍卖的智能车间的主动调度方法，该方法充分发挥了智能制造的主动调度特征，设计了两种基于知识驱动的工件估值函数，构建工件智能体的“大脑神经元”。工件自主对机器上不同的加工顺序进行估值，确定竞拍报价；机器根据社会效益最优选择工件，实现机器‑工件的自主匹配，实现智能车间自治运作。基于拍卖的智能车间主动调度方法规定智能车间运作规则，即排队工件对机器加工顺序自主估值，机器根据社会效益最优选择工件，实现机器‑工件主动调度，实现智能车间高度自治的运作模式。本发明的主动调度方法，能够实现工件真实报价、个体理性、有效分配和预算平衡。

技术领域

本发明涉及智能车间技术领域，特别涉及一种基于VCG拍卖的智能车间的主动调度方法。

背景技术

近年来智能制造已经成为学术界和业界关注的研究热点。随着制造车间中制造资源的互联互通和智能化，传统的“被动式”调度方法已经无法满足智能制造调度的需求。智能制造的一大特征是“主动”，如何发挥制造资源智能属性，实现资源自主决策、自主协商、自主维护，进而实现智能制造要素主观能动性，成为当前国内外制造业实现智能制造面临的共同挑战。

主动调度(Initiative scheduling)模式，正式给出了主动调度的定义，辨析了主动调度与被动调度(Passive scheduling)的区别与联系，阐述了主动调度使能体，分析了调度要素之间关系的演化模式，讨论了被动调度和主动调度各自的运作模式，探讨了主动调度的互调度行为，给出了主动调度的未来研究方向。基于生产趋势预测的主动调度方法，建立了实时状态模型表达生产过程中的历史信息及实时状态信息，并利用了贝叶斯网络进行推理，预测生产过程的加工趋势，再以趋势预测的结果作为实时调度的触发条件和依据，生成针对异常趋势的主动式调度方案。

当前智能制造的主动调度方面的研究仍然是发展初期，对于适应智能制造复杂环境的主动调度机制及智能体交互机理等关键技术缺乏深入的研究。

发明内容

本发明提出了一种基于VCG拍卖的智能车间主动调度方法，赋予制造资源智能决策的能力，实现了工件智能体自主评估加工顺序价值、机器-工件自主协商确定最优加工顺序。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于VCG拍卖的智能车间主动调度方法，包括以下步骤：

S1、工件对机器上的不同加工顺序进行估值，工件的估值通过估值函数来计算，得到工件使用不同加工顺序的预估利润；

S2、工件基于所述预估利润向机器不同加工顺序提出报价；

S3、机器以最大化总利润为目标，构建整数规划模型IP；

S4、求解所述整数规划模型IP，确定各个加工顺序的中标工件；

S5、基于VCG支付方案计算得到中标顺序的最终支付价格，实现机器的加工顺序与工件的主动匹配。

优选地，所述S1还包括以下步骤：约定机器前的排队工件组、机器上的加工顺序为拍卖对象、排队工件组中的工件为拍卖者。

优选地，所述S1中估值函数分为两种：基于加工时间平均数的估值函数MPT-EF、基于交货期的估值函数DD-EF。

优选地，所述基于加工时间平均数的估值函数MPT-EF的构建方法为：

约定每个工件的加工时间为平均加工时间则工件在加工顺序上的完工时间为因此其预估惩罚成本为得到工件i∈U在不同加工顺序上的最大惩罚成本为设定利润为正，将工件i∈U的价格设为则工件i∈U在加工顺序j∈S上的预估利润V_ij为工件价格减去预估惩罚成本，即

优选地，所述工件根据所述加工顺序的预估利润进行竞价，其所述预估利润越大，对该加工顺序的竞价也就越大，所述加工顺序的竞价不会超过其预估利润，即：