制造业是国民经济的主体,且随着人工智能技术的发展,智能制造成为制造自动化发展的主要目标。其中并行机床车间调度问题因其直接影响着生产效率和生产成本,受到学术界和工业界的广泛关注和研究。传统的车间调度问题仅考虑了工件任务分配及加工顺序安排,并未根据刀具寿命约束进行方案优化,会存在机床因刀具崩坏而的产生的停车时间以及工件加工表面受损的问题,因此针对并行机床车间调度问题的优化必须考虑刀具寿命约束。刀具寿命预测可根据刀具加工过程中的实时磨损监测情况,预测刀具的剩余使用寿命,由此可减少机床因刀具崩坏而造成的停车时间,避免对工件加工表面造成损坏;其次,不考虑刀具寿命约束的并行机床车间调度方案与实际加工情况不相符。刀具寿命直接影响加工效率和工件加工质量,应作为一个必要约束进行分析和研究。因此本文就以上主要问题研究改善方法,提出了包含刀具寿命预测及其约束下的并行机床车间调度功能模块的生产执行系统,课题主要研究内容如下:(1)分析了加工过程中可能造成刀具磨损的相关切削参数,采用GRNN模型进行磨损量预测,并采用IFOA针对该模型的传播参数进行优化,通过增大步长和设置逃逸参数的方法快速找到适合刀具磨损监测问题的传播参数。提出了一种基于IFOA-GRNN方法的刀具磨损监测模型,能够通过多传感器融合采集到的刀具加工过程中的多种参数(包括切削速度、进给速度、切削深度、切削力、平均切削温度、振幅和切削长度)监测刀具磨损量,以此自动地进行刀具寿命预测。(2)研究了并行机床车间调度问题,加入了刀具寿命约束和刀具资源竞争约束等必要条件,提出了适用刀具寿命约束下的并行机床车间调度问题的MIP数学模型,设置了最小完工时间、充分利用刀具剩余寿命及尽可能减少刀具使用数量等子目标,在小批次数据案例下求得了最优可行解;同时,提出了TGS算法,结合了TS算法收敛快和GA种群精英选择策略的优点,针对大批次数据案例在合理的求解时间范围内取得了一定误差范围内的最优可行解。(3)根据刀具寿命预测及其约束下的并行机床车间调度功能模块所需的刀具全生命周期的相关参数(包括静态参数、动态参数及特征参数等)和该模块的功能要求,设计了生产调度的数据库结构、表和字段,并形成相应的表单关联;实现了刀具寿命预测和并行机床车间调度的功能模块,并将刀具寿命等刀具相关必要约束加入到并行机床车间调度模块中,将二者集成到生产执行系统中并应用。