چالش‌های مدیریت چند AGV در سیستم‌های تولیدی: راهکارها و الگوریتم‌ها(بخش اول )

طراحی نقشه در سیستم

با توجه به جهت ترافیک، مسیرهای وسایل نقلیه به دو روش اصلی قابل طبقه‌بندی هستند: مسیرهای راهنمای یک‌طرفه و مسیرهای راهنمای دوطرفه.
همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است، در مسیر راهنمای یک‌طرفه، وسیله نقلیه فقط می‌تواند در یک جهت مشخص حرکت کند، در حالی که در مسیر راهنمای دوطرفه، وسیله نقلیه می‌تواند بر اساس نیازهای عملیاتی در هر دو جهت حرکت کند.
سیستم مسیر یک‌طرفه از نظر عملکرد نسبت به سیستم مسیر دوطرفه پایدارتر است، به‌ویژه در جلوگیری از تضادها و بن‌بست‌های سیستمی. طراحی مسیر سیستم چند AGV به‌صورت یک‌طرفه، یک روش ساده برای جلوگیری از بن‌بست است. در بیشتر پایانه‌های کانتینری بندری، معمولاً از مسیر راهنمای حلقه‌ای تک‌جهته استفاده می‌شود و در طول عملیات، عملاً غیرممکن است که AGVها یکدیگر را مسدود کنند.
برای سیستم، یک قانون ترافیکی تک‌جهته با ایجاد حلقه‌هایی در شبکه پیشنهاد شده است که به‌طور قابل‌توجهی تضاد وسایل نقلیه را کاهش می‌دهد. مسئله کمینه‌سازی زمان کلی (makespan) در طراحی مسیرهای جریان یک‌طرفه بررسی شده است. مسائل تعیین حلقه حرکت AGV و محل ایستگاه‌های دریافت و تحویل (P/D) در سیستم‌های حلقه‌ای تک‌جهته بررسی شده‌اند.
الگوریتم اجتناب از بن‌بست و مسدود شدن برای مسیرهای یک‌طرفه پیشنهاد شده است، با ذکر این نکته که در صورت وجود طرح دوطرفه، باید به جلوگیری از تضاد در جهت مخالف توجه شود.
از آنجا که مسئله مسیر یک‌طرفه معمولاً آسان‌تر از راه‌حل مسیر دوطرفه است، برخی از محققان مسئله دوم را به اول تبدیل کرده‌اند.

راه‌حل مسیر دوطرفه درجه آزادی بالاتری نسبت به مسیر یک‌طرفه دارد، بنابراین تحت شرایط خاص بهتر از مسیر یک‌طرفه عمل می‌کند. مسیرهای دوطرفه برای مدل‌سازی و بهینه‌سازی سیستم‌های تولید انعطاف‌پذیر (FMS) استفاده شده‌اند. همچنین، یک الگوریتم ژنتیک با ترکیب الگوریتم دایکسترا برای کاهش زمان کلی انجام وظایف (makespan) در نظر گرفتن تأثیر تعداد AGVها پیشنهاد شده است. در این وبلاگ، چهار طرح و ده وظیفه را به ترتیب آزمایش شده است. الگوریتم PGA-B (الگوریتم ژنتیک پیشنهادی با طرح دوطرفه) در 25 آزمایش مؤثر نشان داده شد.
یک الگوریتم انتخاب مسیری ارائه شده است که تضمین می‌کند مسیر AGVها بدون برخورد باشد تا کمترین فاصله طی‌شده را به دست آورد. الگوریتم سیستم کلونی مورچه (ACS) برای حل مسئله طراحی کوتاه‌ترین مسیر (SPDP) در توپولوژی مسیر دوطرفه توسعه یافته است. مسئله زمان‌بندی و مسیریابی هم‌زمان برای AGVها در محیط مسیر دوطرفه بررسی شده است.
رویکرد تجزیه شبکه پتری برای اعزام هم‌زمان و مسیریابی بدون برخورد در سیستم‌های دوطرفه AGV در محیط‌های پویا مطرح شده است. در این الگوریتم، شبکه پتری به زیرشبکه‌های وظیفه و AGV تجزیه شده است. روش تابع جریمه برای به‌دست‌آوردن راه‌حل برای همه زیرشبکه‌ها استفاده شده است. یک روش اجتناب از بن‌بست در روش پیشنهادی گنجانده شده است تا امکان‌پذیری و کیفیت راه‌حل تضمین شود.
یک طرح جریان مسیر دوطرفه و الگوریتم مسیریابی ارائه شده است که می‌تواند مسیرهای بدون برخورد و کوتاه‌ترین زمان را برای AGVها تضمین کند. یک برنامه‌ریزی مسیریابی دوطرفه و الگوریتم انتخاب مسیر AGV پیشنهاد شده است. برای به حداقل رساندن فضای مورد نیاز برای طراحی نقشه، شرایط بحرانی برخی از پارامترهای کلیدی بین مسیرها و AGV استخراج شده‌اند تا طراحی مسیر و الگوریتم‌های مسیریابی پیچیده‌تری فراهم شود.
هنگام در نظر گرفتن پیچیدگی سیستم به‌تنهایی، راه‌حل مسیر یک‌طرفه اغلب برای به حداقل رساندن برخورد AGVها در عملکرد وظایف ترجیح داده می‌شود. با این حال، راه‌حل مسیر دوطرفه برای سیستم‌های مدیریت چند AGV با نیازهای عملکردی بالاتر مناسب‌تر است.
طراح باید طرح نقشه مناسبی را انتخاب کند که میان الزامات و توانایی‌های فیزیکی سیستم تعادل برقرار کند.