基于数字孪生技术的双落卷机共线运行调度优化

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自动落卷机为化纤长丝生产后纺阶段常见的物流转运设备,单轨单台落卷机的作业效率很难满足卷装产能高的产线自动落卷需求,单轨双落卷机共线作业是提高自动落卷效率的常见手段。本文采用化纤长丝后纺卷绕车间双自动落卷
自动落卷机为化纤长丝生产后纺阶段常见的物流转运设备,单轨单台落卷机的作业效率很难满足卷装产能高的产线自动落卷需求,单轨双落卷机共线作业是提高自动落卷效率的常见手段。本文采用化纤长丝后纺卷绕车间双自动落卷机共线运行的生产单元为研究对象,设计了基于数字孪生技术的双落卷机共线运行调度优化方法,以提高自动落卷效率。本文从整体布局、工艺流程、主要设备和网络结构等方面介绍了自动落卷系统,阐述和分析了双落卷机共线运行现状。针对当前的双机共线调度的“纺位分界”原则,使用排队理论分析发现其落卷产能已达到瓶颈,且存在产线两端自动落卷率不平衡,两台落卷机工作强度差别较大等问题。因此本文提出使用数字孪生技术优化双落卷机共线运行调度的思路,并分析了必要性和可行性。在对数字孪生系统的功能需求进行分析的基础上,本文建立了自动落卷系统的数字孪生体模型以及数据交互机制。分别从模型层、动作层、系统层建立了自动落卷系统数字孪生模型,在C/S架构上建立了数据交互模型,实现了通讯网络的组建和数据采集。设计了基于数字孪生的双机共线运行的调度优化方法。该方法从调度原则和调度序列寻优两方面进行调度优化。提出了基于数字孪生系统的“双机协同”调度原则,使用数字孪生系统给两台落卷机分配作业任务,实现双机互不干扰且可同时进行两个纺位的落卷,同时使用数字孪生系统实时记录先到先服务(FCFS)作业序列下的双机运行数据。提出了基于数字孪生系统的调度序列优化方法,利用存储数据训练落卷机的运行时间预测模型,并使用数字孪生系统在“双机协同”原则作业下模拟所有可能的调度序列组合,并输出自动落卷效率最高的调度序列,从而对FCFS作业原则进行优化。通过搭建Automod仿真模型,比较“双机协同”原则下调度序列优化前后的作业用时,证明了本文提出的调度优化设计的可行性。目前国内化纤行业开始向数字化、智能化转型,本研究率先将数字孪生技术引入到化纤行业,对化纤企业实现减员增效、转型升级有重要意义。
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