本發(fā)明屬于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，涉及自動(dòng)化控制技術(shù)，具體是一種工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)分配系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制造業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率、質(zhì)量和成本的要求越來(lái)越高。為了滿足這些要求，工業(yè)機(jī)器人作為一種重要的自動(dòng)化裝備，得到了廣泛地應(yīng)用，越來(lái)越多的生產(chǎn)任務(wù)需要由機(jī)器人來(lái)完成。然而，大多數(shù)情況下，生產(chǎn)任務(wù)的分配仍然依賴于人工干預(yù)，這不僅效率低下，而且容易出錯(cuò)。如何更好地利用以及何時(shí)使用機(jī)器人來(lái)完成生產(chǎn)任務(wù)成為一個(gè)重要問(wèn)題，傳統(tǒng)上，工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)分配通常由人工進(jìn)行，但隨著自動(dòng)化技術(shù)和人工智能的發(fā)展，開發(fā)一種自動(dòng)化的任務(wù)分配系統(tǒng)可以幫助企業(yè)更好地利用工業(yè)機(jī)器人資源，提高生產(chǎn)效率和靈活性。

2、目前，大多數(shù)的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)分配系統(tǒng)，在生產(chǎn)任務(wù)分配中，難以根據(jù)任務(wù)量的多少以及時(shí)間段內(nèi)的成本情況選擇合適的生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，這樣就會(huì)導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)成本不能處于最優(yōu)情況，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；同時(shí)，在對(duì)成本情況進(jìn)行分析的過(guò)程中，使用單一因素的成本分析方法，導(dǎo)致成本情況的分析存在不合理的情況。

3、因此，本發(fā)明公布了一種工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)分配系統(tǒng)與方法，用于解決以上技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一；為此，本發(fā)明提出了一種工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)分配系統(tǒng)與方法，用于解決在生產(chǎn)任務(wù)分配中，難以根據(jù)任務(wù)量的多少以及時(shí)間段內(nèi)的成本情況選擇合適的生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)對(duì)待生產(chǎn)物件所需的機(jī)器人進(jìn)行任務(wù)分配得到完工時(shí)長(zhǎng)，基于時(shí)間段內(nèi)的成本情況得到成本曲線圖，通過(guò)成本曲線圖和完工時(shí)長(zhǎng)選取任務(wù)開始點(diǎn)，基于任務(wù)開始點(diǎn)進(jìn)行任務(wù)分配解決了上述問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)分配系統(tǒng)，包括：成本識(shí)別模塊，以及與其相連的任務(wù)規(guī)劃模塊、任務(wù)分配模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)；

3、所述任務(wù)規(guī)劃模塊：用于將待生產(chǎn)物件劃分為若干組合物件，獲取組合物件所需機(jī)器人的需要數(shù)量；基于需要數(shù)量進(jìn)行任務(wù)分配得到完工時(shí)長(zhǎng)；

4、所述成本識(shí)別模塊：用于從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取歷史信息，對(duì)歷史信息進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗得到目標(biāo)信息；基于目標(biāo)信息得到成本曲線圖；其中，歷史信息包括歷史時(shí)派案量、歷史時(shí)電價(jià)、歷史時(shí)人工費(fèi)；派案量為對(duì)應(yīng)產(chǎn)品派發(fā)的生產(chǎn)數(shù)量；

5、所述任務(wù)分配模塊：基于成本曲線圖和完工時(shí)長(zhǎng)選取任務(wù)開始點(diǎn)，基于任務(wù)開始點(diǎn)進(jìn)行任務(wù)分配。

6、優(yōu)選的，所述獲取組合物件所需機(jī)器人的需要數(shù)量，包括：

7、提取劃分的組合物件，將所述組合物件按照種類安裝的先后順序依次標(biāo)記為組合物件1、組合物件2、…、組合物件n；其中，n為組合物件種類數(shù)，且n為大于0的整數(shù)；

8、獲取各組合物件機(jī)器人的需要數(shù)量，以及工廠每個(gè)空閑機(jī)器人的已空閑時(shí)間；基于已空閑時(shí)間進(jìn)行排序得到若干排序表；依次從若干排序表中提取各組合物件需要數(shù)量的機(jī)器人；其中，進(jìn)行排序的優(yōu)先級(jí)為已空閑時(shí)間越長(zhǎng)優(yōu)先級(jí)越高。

9、本發(fā)明將待生產(chǎn)物件劃分為若干組合物件可以使本系統(tǒng)適用于多組合物件和單整體物件的生產(chǎn)中，增加了本系統(tǒng)的可適用范圍。

10、優(yōu)選的，所述基于需要數(shù)量進(jìn)行任務(wù)分配得到完工時(shí)長(zhǎng)，包括：

11、從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取歷史各生產(chǎn)任務(wù)總量，以及對(duì)應(yīng)的歷史各組合物件，基于歷史各生產(chǎn)任務(wù)總量和歷史各組合物件得到歷史中需要生產(chǎn)的歷史各組合物件總量，提取歷史各組合物件對(duì)應(yīng)機(jī)器人的歷史需要數(shù)量；

12、將歷史各組合物件總量與歷史需要數(shù)量整合為標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)一，歷史完工時(shí)長(zhǎng)作為標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)一；

13、基于標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)一和標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)一訓(xùn)練人工智能模型，得到時(shí)間分配模型；其中，人工智能模型包括bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或深度置信網(wǎng)絡(luò)；

14、將當(dāng)前的生產(chǎn)任務(wù)和組合物件對(duì)應(yīng)機(jī)器人的需要數(shù)量輸入至?xí)r間分配模型中得到完工時(shí)長(zhǎng)。

15、需要說(shuō)明的是，所述歷史各生產(chǎn)任務(wù)總量是采集當(dāng)前所需生產(chǎn)對(duì)象的歷史數(shù)據(jù)；各生產(chǎn)任務(wù)總量對(duì)應(yīng)的選擇結(jié)果是由人工選擇得到。

16、優(yōu)選的，所述對(duì)歷史信息進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗得到目標(biāo)信息，包括：

17、提取歷史時(shí)派案量、歷史時(shí)電價(jià)、歷史時(shí)人工費(fèi)，并將歷史時(shí)派案量標(biāo)記為a類，歷史時(shí)電價(jià)標(biāo)記為b類，歷史時(shí)人工費(fèi)標(biāo)記為c類；

18、依次將a、b、c三類按照時(shí)間劃分為i個(gè)時(shí)間段；

19、獲取a、b、c三類中各時(shí)間段的方差，判斷各時(shí)間段的方差是否小于對(duì)應(yīng)的設(shè)定值；是，保留該時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)；否，則去除該類中和眾數(shù)差值的絕對(duì)值最大的數(shù)，重新計(jì)算該類的方差，直到該類的方差小于對(duì)應(yīng)的設(shè)定值時(shí)保留該時(shí)間段內(nèi)剩余的數(shù)據(jù)；其中，設(shè)定值是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)獲得；

20、將a、b、c三類中各時(shí)間段保留的數(shù)據(jù)標(biāo)記為目標(biāo)數(shù)據(jù)。

21、本發(fā)明對(duì)歷史時(shí)派案量、歷史時(shí)電價(jià)、歷史時(shí)人工費(fèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗是為了去除因其他原因帶來(lái)的干擾數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)當(dāng)前時(shí)間段方差的判斷可以得到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，這些穩(wěn)定的數(shù)據(jù)可以作為當(dāng)前時(shí)間內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在后續(xù)的分析中，使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析能夠使系統(tǒng)的分析結(jié)果更加準(zhǔn)確，提高了系統(tǒng)任務(wù)分配的精確性。

22、優(yōu)選的，所述基于目標(biāo)信息得到成本曲線圖，包括：

23、提取a、b、c三類中各時(shí)間段的目標(biāo)數(shù)據(jù)，將各時(shí)間段的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算得到對(duì)應(yīng)時(shí)間段的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行成本擬合得到綜合成本；

24、將時(shí)間段作為橫坐標(biāo)，綜合成本作為縱坐標(biāo)通過(guò)插值法構(gòu)建成本二維曲線，將所述成本二維曲線標(biāo)記為成本曲線圖。

25、需要說(shuō)明的是，成本曲線圖橫坐標(biāo)是以固定時(shí)長(zhǎng)為一個(gè)步長(zhǎng)進(jìn)行構(gòu)圖的，在通過(guò)插值法得到一條平滑的成本二維曲線，后續(xù)的通過(guò)對(duì)成本曲線圖進(jìn)行分析時(shí)可直接將完工時(shí)長(zhǎng)帶入成本曲線圖中進(jìn)行分析，提高了系統(tǒng)的分析效率。

26、優(yōu)選的，所述基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行成本擬合得到綜合成本，包括：

27、提取歷史時(shí)派案量的時(shí)標(biāo)準(zhǔn)派案量、歷史時(shí)電價(jià)的時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電價(jià)bdi和歷史時(shí)人工費(fèi)的時(shí)標(biāo)準(zhǔn)人工費(fèi)bri；

28、基于歷史時(shí)派案量的時(shí)標(biāo)準(zhǔn)派案量進(jìn)行計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)派案費(fèi)bai，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)派案費(fèi)bai、時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電價(jià)bdi和時(shí)標(biāo)準(zhǔn)人工費(fèi)bri進(jìn)行公式計(jì)算得到綜合成本zhi，具體的計(jì)算方法為：zhi＝bai+bdi×zw+β×bri×zr；其中，zw為通過(guò)機(jī)器數(shù)和機(jī)器功率得到的總消耗功率；β為通過(guò)工作時(shí)間得到的時(shí)間波動(dòng)系數(shù)；zr為對(duì)應(yīng)生產(chǎn)任務(wù)的總工人數(shù)。

29、需要說(shuō)明的是，時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電價(jià)bdi和時(shí)標(biāo)準(zhǔn)人工費(fèi)bri都是對(duì)應(yīng)時(shí)間段的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

30、需要說(shuō)明的是，標(biāo)準(zhǔn)派案費(fèi)用為物件案件量加工的安排對(duì)其他物件的影響而帶來(lái)的隱形成本。

31、優(yōu)選的，所述進(jìn)行計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)派案費(fèi)，包括：

32、從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取當(dāng)前所需生產(chǎn)對(duì)象的歷史時(shí)派案量的時(shí)標(biāo)準(zhǔn)派案量，以及與所述時(shí)標(biāo)準(zhǔn)派案量相互干擾的沖突派案量，將所述時(shí)標(biāo)準(zhǔn)派案量與沖突派案量整合為標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)二，時(shí)標(biāo)準(zhǔn)派案量對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)派案費(fèi)作為輸出數(shù)據(jù)二；

33、基于標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)二和標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)二訓(xùn)練人工智能模型，得到派案費(fèi)計(jì)算模型；其中，人工智能模型包括bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或深度置信網(wǎng)絡(luò)；

34、將當(dāng)前產(chǎn)品派發(fā)的生產(chǎn)數(shù)量和與其相互干擾的沖突派案量輸入至派案費(fèi)計(jì)算模型中得到標(biāo)準(zhǔn)派案費(fèi)。

35、優(yōu)選的，所述β為通過(guò)工作時(shí)間得到的時(shí)間波動(dòng)系數(shù)，包括：

36、判斷i所在時(shí)間段是否處于設(shè)定的工作時(shí)間段內(nèi)；是，則將β設(shè)置為1；否，則獲取相鄰兩個(gè)工作時(shí)間段之間的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間差值bsc；獲取i所在時(shí)間段的最前時(shí)間與前一個(gè)工作時(shí)間段內(nèi)的最后時(shí)間之間的時(shí)間差值sc；

37、基于公式β＝exp(δ×sin(2×sc/bsc))獲得時(shí)間波動(dòng)系數(shù)β；其中，δ為權(quán)重調(diào)節(jié)系數(shù)。

38、本發(fā)明獲取時(shí)間波動(dòng)系數(shù)是因?yàn)?，在合法合理的情況下安排于非工作時(shí)間的任務(wù)量會(huì)因安排的時(shí)間產(chǎn)生額外的費(fèi)用，比如：工作時(shí)間為gz1-gz2之間，若安排于gz2+2小時(shí)的產(chǎn)品生產(chǎn)，這時(shí)gz2到gz2+2中間的2小時(shí)可能就會(huì)沒(méi)有生產(chǎn)任務(wù)，這樣就會(huì)帶來(lái)隱形的時(shí)間費(fèi)用支付，在獲取綜合成本時(shí)，加入時(shí)間波動(dòng)系數(shù)能夠讓本系統(tǒng)將隱形的時(shí)間費(fèi)用考慮進(jìn)來(lái)，能夠使系統(tǒng)對(duì)綜合成本的計(jì)算更加的合理。

39、優(yōu)選的，所述基于成本曲線圖和完工時(shí)長(zhǎng)選取任務(wù)開始點(diǎn)，包括：

40、提取成本曲線圖，將完工時(shí)長(zhǎng)設(shè)置為連續(xù)點(diǎn)位范圍，基于連續(xù)點(diǎn)位范圍在成本曲線圖中找出完工時(shí)長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的綜合成本總量最小的情況；

41、將所述最小的情況對(duì)應(yīng)的最小橫坐標(biāo)點(diǎn)作為任務(wù)開始點(diǎn)。

42、本發(fā)明的第二方面提供了一種工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)分配方法，包括以下步驟：

43、s1：將待生產(chǎn)物件劃分為若干組合物件，獲取組合物件所需機(jī)器人的需要數(shù)量；基于需要數(shù)量進(jìn)行任務(wù)分配得到完工時(shí)長(zhǎng)；

44、s2：從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取歷史信息，對(duì)歷史信息進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗得到目標(biāo)信息；基于目標(biāo)信息得到成本曲線圖；

45、s3：基于成本曲線圖和完工時(shí)長(zhǎng)選取任務(wù)開始點(diǎn)，基于任務(wù)開始點(diǎn)進(jìn)行任務(wù)分配。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

47、1.本發(fā)明通過(guò)對(duì)待生產(chǎn)物件所需的機(jī)器人進(jìn)行任務(wù)分配得到完工時(shí)長(zhǎng)，基于時(shí)間段內(nèi)的成本情況得到成本曲線圖，通過(guò)成本曲線圖和完工時(shí)長(zhǎng)選取任務(wù)開始點(diǎn)，基于任務(wù)開始點(diǎn)進(jìn)行任務(wù)分配，解決了在生產(chǎn)任務(wù)分配中，難以根據(jù)任務(wù)量的多少以及時(shí)間段內(nèi)的成本情況選擇合適的生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)問(wèn)題，提高了工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)分配系統(tǒng)的工作效率。

48、2.本發(fā)明將歷史各組合物件總量與歷史需要數(shù)量整合為標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)一，歷史完工時(shí)長(zhǎng)作為標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)一，利用標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)一和標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)一訓(xùn)練人工智能模型得到時(shí)間分配模型，在時(shí)間分配模型中，系統(tǒng)只需要將當(dāng)前的生產(chǎn)任務(wù)和組合物件對(duì)應(yīng)機(jī)器人的需要數(shù)量輸入至?xí)r間分配模型中即可得到完工時(shí)長(zhǎng)，通過(guò)時(shí)間分配模型可以大幅度地降低系統(tǒng)的運(yùn)算量，提高系統(tǒng)的使用效率。