本發(fā)明涉及車間調(diào)度，具體為一種基于有限生產(chǎn)資源的產(chǎn)品優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

1、目前，高度離散制造企業(yè)特點(diǎn)是產(chǎn)品的個(gè)性化程度高，按照客戶訂單要求進(jìn)行生產(chǎn)的情況比較頻繁，生產(chǎn)規(guī)?；臼菃渭∨可a(chǎn)，零件的變化大，在這種情況下，其生產(chǎn)組織由于工藝的頻繁變化變?yōu)楦訌?fù)雜，基本按照工藝要求通過設(shè)立制造單元的方式組織生產(chǎn)，并且生產(chǎn)資源的組織需要與動(dòng)態(tài)變化的產(chǎn)品生產(chǎn)之間進(jìn)行有效的匹配。這類制造企業(yè)主要體現(xiàn)出與上述生產(chǎn)規(guī)模大、節(jié)拍式制造企業(yè)的主要區(qū)別為：

2、(1)由于單件小批量生產(chǎn)，其產(chǎn)品工藝過程長(zhǎng)、工藝變化快、工藝不穩(wěn)定的特點(diǎn)造成產(chǎn)品制造過程的控制困難，生產(chǎn)資源的合理配置困難；

3、(2)復(fù)雜變化的工藝過程和較高的工藝要求與落后加工手段之間的矛盾造成產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和質(zhì)量一致性問題突出；

4、(3)生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，包括訂單、設(shè)備、質(zhì)量、工裝刀具、物料等在內(nèi)影響生產(chǎn)的異常事件發(fā)生頻率高，干擾產(chǎn)品生產(chǎn)的隨機(jī)因素復(fù)雜的特點(diǎn)，造成實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行率低，產(chǎn)品的交貨期長(zhǎng)和在制品多的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了提供一種基于有限生產(chǎn)資源的產(chǎn)品優(yōu)化調(diào)度模型，可以科學(xué)合理的組織各類生產(chǎn)資源，從而滿足企業(yè)交貨周期、生產(chǎn)成本、節(jié)能降耗方面的需求。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明的一種基于有限生產(chǎn)資源的產(chǎn)品優(yōu)化調(diào)度方法，該方法包括：

4、以總拖期最小和總成本最小為目標(biāo)進(jìn)行構(gòu)建多目標(biāo)柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產(chǎn)模型；

5、在drcfjsp數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，新增不同技術(shù)水平工人的具體數(shù)量為決策變量，并設(shè)置目標(biāo)函數(shù)為總成本進(jìn)行構(gòu)建具有人力資源配置約束的優(yōu)化排產(chǎn)模型；其中，總成本包括工件拖期懲罰成本、基礎(chǔ)工資加績(jī)效工資形式的工人成本；

6、以優(yōu)化目標(biāo)是最小化產(chǎn)品總完工時(shí)間進(jìn)行構(gòu)建具有批處理約束的柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產(chǎn)模型。

7、進(jìn)一步的，所述多目標(biāo)柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產(chǎn)模型的目標(biāo)函數(shù)如下：

8、min{maxci,i＝1,2,...,n}?????(1)

9、

10、其中，式(1)和式(2)分別是總拖期最小和總成本最小兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)式中，ci為工件ji的完工時(shí)間，ci1為工件ji的加工成本，ci2為工件ji的提前完工或延期交貨成本，tijlk為工序oijl在可選機(jī)器mk上的加工時(shí)間，cmk為機(jī)器mk加工的單位時(shí)間成本，w1為零件提前完工的懲罰值，w2為零件延遲交貨的懲罰值，di為工件ji的交貨期，α為ci1的權(quán)重，β為ci2的權(quán)重；

11、

12、所述多目標(biāo)柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產(chǎn)模型的約束條件如下：

13、

14、(cpqsk×zpqsk×xps)-(cijlk×zijlk×xil)+a(1-xil)+a(1-xps)+

15、a(1-yijlpqsk×zijlk×zpqsk×xil×xps)≥(tpqsk×zpqsk×xps)????(4)

16、

17、yijlpqsk×zijlk×zpqsk×xil×xps≤1?????????????????????????(7)

18、yijlpqsk×xil≤zijlk×xil???????????????????????????????(8)

19、

20、其中，式(3)表示工件工序約束，即一個(gè)工件的不同工序不能同時(shí)被加工；式(4)和式(5)表示機(jī)器約束，即一臺(tái)機(jī)器同一時(shí)刻只能加工一道工序；式(6)表示工件ji只能選擇一條可選工藝路線；式(7)-(9)表示在一個(gè)調(diào)度方案中，兩個(gè)不同工序只能有一種先后關(guān)系；式(10)表示每道工序只能選擇一臺(tái)機(jī)器來加工；式(11)表示所有工序的完工時(shí)間都是非負(fù)的；

21、式中，puj為機(jī)器mj的空載功率，tj為機(jī)器mj處于空載狀態(tài)下的時(shí)間，gi為表示工件ji所含有的可選工藝路線數(shù)量，pil為工件ji的第l條工藝路線的工序數(shù)目，tijlk為工序oijl在可選機(jī)器mk上的加工時(shí)間，tijlk＞0，cijlk為工序oijl在可選機(jī)器mk上的最早完工時(shí)間；

22、

23、進(jìn)一步的，所述具有人力資源配置約束的優(yōu)化排產(chǎn)模型的目標(biāo)函數(shù)如下：

24、f＝min(tc)??????????????(12)

25、tc＝dc+wc????????????(13)

26、

27、其中，式(12)表示優(yōu)化目標(biāo)為最小化總成本；式(13)-式(15)分別表示車間調(diào)度的總成本、拖期懲罰成本以及工人成本；

28、式中，tc為總成本、dc為總拖期懲罰成本，wc為總工人成本，αi為工件ji的單位拖期懲罰成本，ci為工件ji的完工時(shí)間，di為工件ji的交貨期，wks為第s類技術(shù)水平工人的決策數(shù)量，k為工人技術(shù)水平集，jbs為第s類技術(shù)水平工人的單位時(shí)間基礎(chǔ)成本，jxs為第s類技術(shù)水平工人的單位時(shí)間績(jī)效成本，n為工件數(shù)量，vi為工件ji的工序數(shù)，m為機(jī)器數(shù)量，tijqr為工序oij在機(jī)器q上由工人wr加工的時(shí)間；

29、所述具有人力資源配置約束的優(yōu)化排產(chǎn)模型的約束條件如下：

30、

31、tqr+l×(xijqr-1)≤sij??????(18)

32、sgh+l×(1-δijghq)≥eij?????(19)

33、tqr+l×(1-εq'qr)≥tq'r?????(20)

34、

35、0≤wks≤wkms??????????????(22)

36、

37、sij≥0,tqr≥0,tijqr≥0?????????(25)

38、其中，式(16)表示工序的加工不允許搶占；式(17)表示同一工件的各工序間存在先后順序約束；式(18)表示每道工序均需在對(duì)應(yīng)的機(jī)器和工人準(zhǔn)備好后才能開工；式(19)和式(20)表示同一時(shí)刻下工人只能操作一臺(tái)機(jī)器對(duì)工序進(jìn)行加工；式(21)表示每道工序只能選擇一臺(tái)機(jī)器和一名工人進(jìn)行加工；式(22)表示每種技術(shù)水平工人的決策數(shù)量應(yīng)不超過給定的最大數(shù)量；式(23)表示工人的決策總數(shù)量為各種技術(shù)水平工人的決策數(shù)量之和；式(24)表示對(duì)于任意一道工序，至少有一名工人滿足加工條件；式(25)表示零時(shí)刻時(shí)，工件已經(jīng)全部到達(dá)，工人、機(jī)器全部準(zhǔn)備就緒，加工時(shí)間大于0。

39、進(jìn)一步的，所述具有批處理約束柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產(chǎn)模型的目標(biāo)函數(shù)如下：

40、min?cmax＝min{max(cik)}????????????????????????(26)

41、s.t.min(sik)(27)

42、sik≥sjk+tjk,?zik＝zjk＝1,?xji＝1,yk＝0???????????????(28)

43、sik'≥max(clk),zlk＝zik'＝1,yli＝1??????????????????(29)

44、si＝sj,ci＝cj,2≤nkw≤nk,zik＝zjk＝1,oi∈bskw,oj∈bskw,yk＝1(30)

45、其中，w＝1,2,...，式(26)表示優(yōu)化目標(biāo)是最小化產(chǎn)品總完工時(shí)間；式(27)表示在滿足式(28)-(30)的約束條件下，各工序應(yīng)盡早的開始加工；式(28)表示同一臺(tái)普通設(shè)備上的工序只能依次進(jìn)行加工；式(29)表示各工序加工必須滿足產(chǎn)品工藝約束；式(30)表示批處理設(shè)備上同一批合批的工序有相同的開工時(shí)間和完工時(shí)間，且同一批合批的工序數(shù)量必須小于其批處理量大小。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：本發(fā)明通過產(chǎn)品動(dòng)態(tài)生產(chǎn)的集成優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，尋找影響其生產(chǎn)組織的各種因素以及這些因素之間的耦合變化規(guī)律，然后通過優(yōu)化設(shè)計(jì)包含多目標(biāo)柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產(chǎn)模型、具有人力資源配置約束的優(yōu)化排產(chǎn)模型以及具有批處理約束柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產(chǎn)模型的產(chǎn)品優(yōu)化調(diào)度模型，使制造企業(yè)可以科學(xué)合理的組織各類生產(chǎn)資源，從而滿足企業(yè)交貨周期、生產(chǎn)成本、節(jié)能降耗方面的需求。