一種具有改機操作的制造車間的排產優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于生產排產優(yōu)化領域，具體設及一種具有改機操作的制造車間的排產優(yōu) 化方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的飛速發(fā)展，人們對物質的需求急劇增加，在大型制造企業(yè)中，每天需 要完成大量的生產訂單，因此，實施信息化的生產組織管理和優(yōu)化決策成了制造業(yè)迅速發(fā) 展的迫切需要；生產排產作為企業(yè)生產管理中的重要部分，其生產計劃安排的高效性直接 關系到企業(yè)的經濟效益；近幾年來，排產領域已有大量的理論研究工作，學者們開發(fā)了多種 高效的智能優(yōu)化算法，然而由于一些企業(yè)生產規(guī)模的巨大，W及產品種類繁多，各種算法在 解決實際排產問題時仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)；目前，一些復雜的排產優(yōu)化問題依然得不到很 好地解決，具有改機工序的排產優(yōu)化問題就是其中之一。
[0003] 在一些制造車間中，由于產品的多樣性，W及生產規(guī)模的局限，機器在加工時，通 常需要進行改機操作，改機操作為一類問題的抽象概念，如更換零件，更換材料，或在不同 類型產品的加工間隙對工位進行的清潔重置等工作，W滿足下一個工件的加工需要，改機 操作會帶來額外的時間消耗，因此大量的改機操作的存在，會極大地降低了車間的生產效 率，嚴重影響企業(yè)的效益。
[0004] 現有的相關工作中，主要采用智能算法對存在改機操作的制造車間排產問題進行 直接優(yōu)化求解；然而，由于實際生產中，生產任務規(guī)模巨大，且問題本身復雜度高，單一的智 能優(yōu)化算法很難在最終求得較好的解；其中，在專利"一種解決改機問題的限定分配調度方 法"提出在投料時對物料進行聚類操作來解決存在改機操作的排產優(yōu)化問題，該方法能一 定程度上解決小規(guī)模生產中的此類問題，然而對于大規(guī)模的多工序生產制造過程，其效果 欠佳。

【發(fā)明內容】
陽〇化]針對現有技術的不足，本發(fā)明提出一種具有改機操作的制造車間的排產優(yōu)化方 法，W達到能夠對大規(guī)模生產的速度進行優(yōu)化、減少改機操作的次數和時間浪費、提高制造 車間生產效率和增加企業(yè)利益的目的。為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0006] 一種具有改機操作的制造車間的排產優(yōu)化方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1、獲取制造車間的生產數據，包括待加工工件的數量、每個待加工工件在各 道工序中加工所需加工時間、每個待加工工件在各道工序中的加工要求和各道工序中任意 兩種要求之間進行改機操作所需改機時間；
[0008] 步驟2、建立重復合作博弈模型，并采用建立完成的重復合作博弈模型，獲得當前 工序中每個待加工工件的工位分配方案，具體步驟如下：
[0009] 步驟2. 1、定義當前工序中，每個待加工工件進行工位分配的工位類型，具體為：
[0010] (l)new-machine類型工位：該類型工位未加工過工件，無需進行改機操作，能夠 對任意加工要求的待加工工件進行加工；
[0011] (2)pr巧ared-machine類型工位：待加工工件的前道工序所有工件的完工時間大 于等于該類型工位前一個加工工件的完工時間與該類型工位加工待加工工件所需改機時 間之和；
[0012] (3)same-machine類型工位：該類型工位前一個加工工件與待加工工件的加工要 求相同，無需進行改機操作；
[0013] (4)different-machine類型工位：該類型工位前一個加工工件與待加工工件的 加工要求不同，需要進行一次改機操作后加工待加工工件；
[0014] 步驟2. 2、根據所定義的工位類型，W最小化改機時間和最小化最大前道工序所有 工件的完工時間為排產目標，設定當前工序中每個待加工工件的工位分配約束條件，即重 復合作博弈模型中博弈玩家的可執(zhí)行動作集，具體為：
[0015] (Dnew-rule:當存在new-machine類型工位時，選擇該類型工位；
[0016] (2)pr巧ared-rule:當存在pr巧ared-machine類型工位時，選擇該類型工位；
[0017] (3)same-rule:當存在same-machine類型工位時，選擇該類型工位；
[0018] (4)earliest-rule:選擇最早開始為工件加工的類型工位；
[0019] (5)CAT-rule:選擇所需改機時間最小的類型工位；
[0020] (6)FAM-;rule:選擇空閑時間最長的類型工位；
[0021] 步驟2. 3、建立重復合作博弈模型，具體為：
[0022] 設定博弈階段數，即當前工序中待加工工件的數量；
[0023] 設定博弈玩家數量為2 ;
[0024] 設定博弈玩家1的收益為：所有待加工工件的開工時間之和，數值越小收益越高； 設定博弈玩家2的收益為所有工位進行改機操作所需改機時間之和，數值越小收益越高； [00巧]所述待加工工件的開工時間為：每個待加工工件在各道工序的工位上開始加工的 時間；
[00%] 設定博弈玩家策略為：服從-支配，采用服從策略的玩家對工件不采取行動，采用 支配的玩家W減少自身收益損失為目的，為每個待加工工件選擇工位進行加工；
[0027] 設定博弈玩家1進行支配策略的動作集排序從優(yōu)先級高到低為：new-rule,prepa red-rule,e曰rliest-rule,CAT-rule,FAM-rule;
[0028] 設定博弈玩家2進行支配策略的動作集排序從優(yōu)先級高到低為：3曰1116-削16，116訊-rule,CAT-rule,FAM-rule;
[0029] 設定博弈規(guī)則為：兩個博弈玩家輪流享有優(yōu)先選擇策略的權利；
[0030] 設定合作協議為：當兩個博弈玩家的利益產生沖突時，利益損失受策略選擇影響 小的博弈玩家主動選擇服從策略，另一個博弈玩家選擇支配策略，當其中任意玩家違反協 議，則在后續(xù)的階段性博弈中，當另一個博弈玩家享有優(yōu)先選擇策略的權利時，另一個博弈 玩家直接選擇支配策略，直到所有博弈階段均結束；
[0031] 步驟2. 4、采用建立完成的重復合作博弈模型，獲得當前工序中每個待加工工件的 工位分配方案，包括W下步驟：
[0032] 步驟2. 4. 1、設定每個博弈階段中可能存在的博弈情景類型，具體為：
[0033] (1)僅存在new-machine類型工位；
[0034] (2)存在new-machine類型工位和same-machine類型工位；
[0035] (3)僅存在new-machine類型工位和different-machine類型工位；
[0036] (4)存在pr巧ared-machine類型工位，不存在new-machine類型工位，且可能存在 same-machine類型工位或different-machine類型工位；
[0037] 巧）僅存在same-machine類型工位或different-machine類型工位；
[0038] 步驟2. 4. 2、在第一個博弈階段中，確定該博弈階段的博弈情景類型，并判斷在該 博弈情景類型中，博弈玩家1與博弈玩家2是否均執(zhí)行相同動作，若是，執(zhí)行步驟2. 4. 3,否 貝1J，執(zhí)行步驟2. 4. 4;
[0039] 步驟2. 4. 3、選擇任意博弈玩家進行支配策略，另一個博弈玩家進行服從策略，并 執(zhí)行步驟2. 4. 5;
[0040] 步驟2. 4. 4、分別獲得博弈玩家1與博弈玩家2的收益損失并進行比對，選擇收益 損失大的博弈玩家進行支配策略，另一個博弈玩家進行服從策略，若博弈玩家1的收益損 失與博弈玩家2的收益損失相等，則選擇其中任意博弈玩家進行支配策略，另一個博弈玩 家進行服從策略；
[0041]所述收益損失為：每個博弈玩家采用支配策略所獲得的收益與每個博弈玩家采用 服從策略所獲得的收益之差；
[0042] 步驟2. 4. 5、在下一個博弈階段中，另一個博弈玩家享有優(yōu)先選擇策略的權利；確 定下一個博弈階段的博弈情景類型，并判斷在該博弈情景類型中，博弈玩家1與博弈玩家2 是否均執(zhí)行相同動作，若是，執(zhí)行步驟2. 4. 6,否則，執(zhí)行步驟2. 4. 7;
[0043] 步驟2. 4. 6、享有優(yōu)先選擇策略權利的博弈玩家進行支配策略，另一個博弈玩家進 行服從策略，并執(zhí)行步驟2. 4. 8;
[0044] 步驟2. 4. 7、分別獲得博弈玩家1與博弈玩家2的收益損失并進行比對，選擇收益 損失大的博弈玩家進行支配策略，另一個博弈玩家進行服從策略，若博弈玩家1的收益損 失與博弈玩家2的收益損失相等，則享有優(yōu)先選擇權利的博弈玩家進行支配策略，另一個 玩家進行服從策略；
[0045] 步驟2. 4. 8、重復執(zhí)行步驟2. 4. 5到步驟2. 4. 7,直至所有博弈階段均結束，每個博 弈階段中進行支配策略的博弈玩家所執(zhí)行的動作即為當前工序中每個待加工工件的工位 分配方案；
[0046] 步驟3、工作人員根據生產需求，獲得每道工序中每個待加工工件的工位分配方案 并進行工件排產，完成生產任務。
[0047] 本發(fā)明的優(yōu)點