基于DQN算法的考虑AGV小车搬运的离散制造车间调度方法

作     者：周亚勤 肖蒙 吕志军 汪俊亮 张洁 

作者机构：东华大学机械工程学院 东华大学人工智能研究院 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52275475) 国家工信部(2021-0173-2-1)资助项目 

主　　题：离散制造车间 工件调度 小车调度 DQN算法 

摘      要：针对离散制造车间生产调度不仅需要确定工件各工序的加工设备及设备上工序的加工顺序，同时要根据工件调度方案，需要在规定时间点前由AGV小车将各工件运送到工序相应的设备上加工，以提高调度方案执行率的需求，构建考虑车间设备布局、工件工艺路线、AGV小车搬运时间与小车位置等约束，工件完工时间最小化和AGV小车运载均衡为综合目标的离散制造车间调度模型。依据离散制造车间调度数学模型构建强化学习环境，包括工件、机器和小车的状态空间，调度决策动作空间和奖励函数；基于建立的强化学习环境，设计基于DQN算法的工件小车调度方法，设计工件智能体，读取车间局部环境，将局部环境映射到工件状态参数的权重，根据该权重得到工件调度列表实现从车间状态到工件调度的动作选择。设计小车智能体，通过读取工件智能体调度决策和车间信息得到小车搬运相关参数，实现小车智能体与工件智能体的交互，将搬运相关参数和车间局部环境中小车状态信息映射成小车调度相关权重，根据权重得到小车调度列表实现小车调度的动作选择。最后，通过离散制造车间实际案例对算法进行测试，测试结果表明，基于DQN算法的调度算法能够有效地求解考虑小车搬运的离散制造车间调度问题，可最小化工件的最大完工时间，均衡小车的搬运负载，具有良好的综合调度性能。