專利名稱：基于改進(jìn)元胞機(jī)的多品種多工藝多單元制造調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多品種多工藝多單元制造系統(tǒng)，尤其是一種多品種多工藝多單元制造調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
隨著全球化市場競爭激烈，企業(yè)在生產(chǎn)過程中需要對市場進(jìn)行快速響應(yīng)，根據(jù)客戶需求研發(fā)和制造個(gè)性化產(chǎn)品，因此多品種多工藝多單元制造模式逐漸成為中小企業(yè)的主要生產(chǎn)模式。此類生產(chǎn)模式產(chǎn)品為多品種、小批量，生產(chǎn)組織方式趨于單元化布局，是一種完全離散的復(fù)雜系統(tǒng)。通過Petri網(wǎng)和生產(chǎn)系統(tǒng)的映射關(guān)系，對制造系統(tǒng)建模，構(gòu)造Petri網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化算法，并結(jié)合遺傳算法對經(jīng)典作業(yè)車間調(diào)度的模塊，以eM-Plant進(jìn)行建模仿真，求解出規(guī)模較小的作業(yè)單元的調(diào)度方案，但對于復(fù)雜的作業(yè)車間則未能驗(yàn)證模型的魯棒性。·也有人研究了小批量、多品種、訂單式生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度問題，也采用Petri-Net建立一般調(diào)度模型，運(yùn)用最短優(yōu)先處理規(guī)則和深度優(yōu)先規(guī)則來搜索局部最優(yōu)解。不足之處在于沒有對運(yùn)行過程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，因而無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，調(diào)度方案也存在魯棒性不強(qiáng)的問題。在傳統(tǒng)的作業(yè)車間調(diào)度基礎(chǔ)上，放寬了資源約束的條件，采用工件在設(shè)備上的等待時(shí)間最短和其相對剩余加工時(shí)間最大這兩條優(yōu)先規(guī)則，解決了一機(jī)多件的工件排序問題和一件多機(jī)的設(shè)備選擇問題，提出了利用ID3決策樹方法提取組合規(guī)則的運(yùn)算思想，解決了多品種多工藝多單元生產(chǎn)中經(jīng)常碰到的實(shí)際問題。但設(shè)備并非唯一的約束，不確定因素考慮的方面有局限性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有多品種多工藝多單元制造系統(tǒng)調(diào)度方案的無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控、魯棒性不強(qiáng)的不足，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、魯棒性良好的基于改進(jìn)元胞機(jī)的多品種多工藝多單元制造調(diào)度方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于改進(jìn)元胞機(jī)的多品種多工藝多單元制造調(diào)度方法，所述調(diào)度方法包括以下步驟I)建立車間調(diào)度系統(tǒng)的元胞自動(dòng)機(jī)模型，模型表達(dá)式如下As= {L2, S, N, R, FJ (4)式⑷中:As—多品種多工藝多單元制造企業(yè)生產(chǎn)車間調(diào)度系統(tǒng)元胞自動(dòng)機(jī)模型；L2 — d=2，二維網(wǎng)格機(jī)構(gòu)；S—工位兀胞的狀態(tài)；N—領(lǐng)域兀胞狀態(tài)；R—約束條件；FS—調(diào)度規(guī)則；車間調(diào)度系統(tǒng)約束條件如下(a)每個(gè)工件都是依照一定的工藝順序進(jìn)行加工的，只有前一道工藝加工完畢才能進(jìn)入下一工位進(jìn)行加工，這是工藝約束條件，用數(shù)學(xué)公式描述如下=Stu彡eti(H)其中，i=I, 2,... ,n ； j=l, 2,. . . , m (5)式(5)中Stij-Starting Time,表示第i個(gè)工件的第j道工序的加工開始時(shí)間Wtij-EndingTime，表示第i個(gè)工件的第j道工序的加工結(jié)束時(shí)間；因此，第i個(gè)工件的第j道工序的加工開始時(shí)間必然在第j_l道工序結(jié)束之后；(b)每臺(tái)機(jī)器每個(gè)時(shí)間段只能同時(shí)加工一個(gè)工件，只有當(dāng)一個(gè)工件結(jié)束加工后才能開始加工下一工件，這是機(jī)器的能力約束條件，用數(shù)學(xué)公式描述如下Stij 彡 et&Dj 其中，i = 1，2, ，n ; j=l, 2， ，m (6)式(6)中只有當(dāng)?shù)趇_l個(gè)工件的第j道工序加工結(jié)束，第i個(gè)工件的第j道工序才能在同一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行加工；(C)工件在機(jī)器上加工時(shí)不能被打斷，直至該工序加工完畢；2)建立多目標(biāo)函數(shù)，所述多目標(biāo)函數(shù)的條件為2. I)工件所有工序最大完成時(shí)間最短工件i在機(jī)器j上的加工時(shí)間記作Tij，工
權(quán)利要求
1.一種基于改進(jìn)元胞機(jī)的多品種多工藝多單元制造調(diào)度方法，其特征在于所述調(diào)度方法包括以下步驟 1)建立車間調(diào)度系統(tǒng)的元胞自動(dòng)機(jī)模型，模型表達(dá)式如下 As= {L2, S, N, R, FJ (4) 式(4)中 As—多品種多工藝多單元制造企業(yè)生產(chǎn)車間調(diào)度系統(tǒng)元胞自動(dòng)機(jī)模型；L2 — d=2，二維網(wǎng)格機(jī)構(gòu)；S—工位兀胞的狀態(tài)；N—領(lǐng)域兀胞狀態(tài)；R—約束條件；FS—調(diào)度規(guī)則； 車間調(diào)度系統(tǒng)約束條件如下 (a)每個(gè)工件都是依照一定的工藝順序進(jìn)行加工的，只有前一道工藝加工完畢才能進(jìn)入下一工位進(jìn)行加工，這是工藝約束條件，用數(shù)學(xué)公式描述如下Stij ≥ et^j—D 其中，i = I, 2,. . , n ； j=l, 2， . ，m (5) 式(5)中 Stij一Starting Time,表示第i個(gè)工件的第j道工序的加工開始時(shí)間Wtij—EndingTime，表示第i個(gè)工件的第j道工序的加工結(jié)束時(shí)間； 因此，第i個(gè)工件的第j道工序的加工開始時(shí)間必然在第j_l道工序結(jié)束之后； (b)每臺(tái)機(jī)器每個(gè)時(shí)間段只能同時(shí)加工一個(gè)工件，只有當(dāng)一個(gè)工件結(jié)束加工后才能開始加工下一工件，這是機(jī)器的能力約束條件，用數(shù)學(xué)公式描述如下Stij ≥ Ct(^1)j 其中，i = 1，2, ，n ; j=l, 2， ，m (6) 式(6)中 只有當(dāng)?shù)趇_l個(gè)工件的第j道工序加工結(jié)束，第i個(gè)工件的第j道工序才能在同一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行加工； (C)工件在機(jī)器上加工時(shí)不能被打斷，直至該工序加工完畢； 2)建立多目標(biāo)函數(shù)，所述多目標(biāo)函數(shù)的條件為.2.I)工件所有工序最大完成時(shí)間最短工件i在機(jī)器j上的加工時(shí)間記作Tij,工件離開整個(gè)加工系統(tǒng)的時(shí)間為
全文摘要
一種基于改進(jìn)元胞機(jī)的多品種多工藝多單元制造調(diào)度方法，法包括以下步驟1)建立車間調(diào)度系統(tǒng)的元胞自動(dòng)機(jī)模型，(a)每個(gè)工件都是依照一定的工藝順序進(jìn)行加工的，只有前一道工藝加工完畢才能進(jìn)入下一工位進(jìn)行加工，(b)每臺(tái)機(jī)器每個(gè)時(shí)間段只能同時(shí)加工一個(gè)工件，只有當(dāng)一個(gè)工件結(jié)束加工后才能開始加工下一工件；(c)工件在機(jī)器上加工時(shí)不能被打斷，直至該工序加工完畢；2)建立多目標(biāo)函數(shù)，條件為2.1)工件所有工序最大完成時(shí)間最短；2.2)工件的最大延遲最??；2.3)各工位設(shè)備平衡率高。通過權(quán)重法得到元胞自動(dòng)機(jī)的每個(gè)離散單元在每個(gè)時(shí)步內(nèi)的調(diào)度總目標(biāo)函數(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、魯棒性良好。
文檔編號G05B13/04GK102968057SQ20121033656
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者陳勇, 陶維棟, 邱曉杰, 陳亮, 鄭鑫帆 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)