專利名稱：一種考慮機器多維特征屬性的作業(yè)車間瓶頸識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作業(yè)車間瓶頸識別技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種考慮機器多維特征屬性的作業(yè)車間瓶頸識別方法。
背景技術(shù)：
制造資源的有限性以及生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有統(tǒng)計波動性和加工相依性，必然造成限制系統(tǒng)有效產(chǎn)出最大化輸出的“瓶頸”現(xiàn)象。約束理論(Theory of Constraints, TOC)認為瓶頸(Bottleneck)是真正制約整個系統(tǒng)有效產(chǎn)出和庫存水平 的控制點，瓶頸上的損失意味著整個生產(chǎn)系統(tǒng)的損失，只有立足瓶頸并使瓶頸利用率最大化，才能使系統(tǒng)整體產(chǎn)出最優(yōu)。因此，生產(chǎn)管理與控制的依賴點和基點應(yīng)放在瓶頸上。現(xiàn)有瓶頸識別研究集中在瓶頸識別指標(biāo)與瓶頸識別方法，現(xiàn)有瓶頸識別指標(biāo)分為在制品類(Work-in-process Orientation)、設(shè)備能力類(Equipment CapacityOrientation)兩類；將瓶頸識別方法分為指標(biāo)直接識別法、數(shù)學(xué)分析法與數(shù)據(jù)分析法三類。瓶頸識別方法與瓶頸識別指標(biāo)相互對應(yīng)，通過瓶頸指標(biāo)進行識別(I)指標(biāo)直接識別法，通過生產(chǎn)現(xiàn)場機器加工狀況或在制品指標(biāo)直接進行瓶頸識別。文獻中定義的瓶頸包括具有最長平均等待時間的機器；具有最長隊列長度的機器；系統(tǒng)加工能力最差的機器；負荷最大的機器；設(shè)備綜合效率(Overall EquipmentEffectiveness, 0EE)最大的機器。(2)數(shù)學(xué)分析法，在假設(shè)機器的性能參數(shù)，如故障率、加工周期、MTTR等，皆滿足一定概率分布的基礎(chǔ)上，建立生產(chǎn)線的數(shù)學(xué)模型，通過分析機器的產(chǎn)出對系統(tǒng)產(chǎn)出的影響識別系統(tǒng)的瓶頸機器。(3)數(shù)據(jù)分析法，基于仿真或在線數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，對于仿真數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)等進行分析和處理，辨別系統(tǒng)的瓶頸機器。傳統(tǒng)作業(yè)車間瓶頸識別考慮單方面因素，綜合考慮多因素少。大多文獻考慮瓶頸的某一方面，基于單因素特征建立瓶頸識別指標(biāo)進行瓶頸識別，少數(shù)文獻考慮多個指標(biāo)，但是都是基于簡單的規(guī)則，不能挖掘機器特征屬性的信息量，無法實現(xiàn)綜合評價機器的目的。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種考慮機器多維特征屬性的作業(yè)車間瓶頸識別方法。技術(shù)方案本發(fā)明運用TOC新型優(yōu)化運作邏輯，提出將瓶頸利用和瓶頸識別問題放在統(tǒng)一框架下進行集成求解，第一層級為瓶頸利用，采用優(yōu)化算法進行作業(yè)調(diào)度優(yōu)化求解，保證作業(yè)調(diào)度方案整體性能最優(yōu)和瓶頸機器能力充分利用程度最高；第二層級為瓶頸識別，改變傳統(tǒng)依據(jù)機器單方面因素識別瓶頸的做法，綜合考慮瓶頸的多方面特征屬性，提出多屬性瓶頸識別方法，綜合全面評價機器性能進行瓶頸識別。此框架改變了傳統(tǒng)瓶頸識別獨立于調(diào)度優(yōu)化方案的做法，將作業(yè)車間調(diào)度優(yōu)化與瓶頸識別相結(jié)合，先進行瓶頸充分利用再進行系統(tǒng)瓶頸的辨識，既保證了瓶頸設(shè)備的充分利用，又保證了調(diào)度優(yōu)化方案的整體最優(yōu)。本發(fā)明所指的瓶頸利用層的核心任務(wù)是進行Job Shop調(diào)度問題的優(yōu)化求解。本發(fā)明所指的瓶頸識別層的核心任務(wù)是辨識瓶頸機器。本發(fā)明所識別的瓶頸為通過多屬性決策方法求得的評價值最大的機器。本發(fā)明的技術(shù)方案為 所述一種考慮機器多維特征屬性的作業(yè)車間瓶頸識別方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :采用優(yōu)化算法確定作業(yè)車間的最優(yōu)調(diào)度方案Ω Ω = {{Bn,…，Bvl,…，Bel; C11,…，Cvl,…，Cel; Z11,…，Zvl,…，ZeJ,…，(Bli,…，Bvi,…
R ■ r ... r ... r ■ 7 …7 ... 7 I …(R …R ... R ■ Γ ... r ... r ■ 7 …7-
y uei，，Wi> ，v^ei，z^li, ，z^vi, ，z^ei-1， ，LjjIm, ，jjVm, ，υβηι，v^lm, ，v^vm, ，v^em，zjIm, ，匕
...7 I I
vm， y z^emj J其中，Bvi表示第 V e E = {I, 2, ...，e}個工件在第 i e M = {I, 2, , m}臺機器上的開始加工時間，Cvi表示第ν個工件在第i臺機器上的加工完成時間，Zvi表示第ν個工件在第i臺機器上的工裝準(zhǔn)備時間；步驟2 :建立機器集為A = (A1, A2, , AJ，評價屬性集為X = (X1, X2, , Xj M據(jù)步驟I得到的最優(yōu)調(diào)度方案Ω，計算每個機器各評價屬性值，得到用于瓶頸識別的決策矩陣D = (Xij)mxn, Xij是第i個的機器的第j個評價屬性值；步驟3 :采用向量標(biāo)準(zhǔn)化方法將步驟2的決策矩陣D = (Xu)mxn轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣 R = (Aj)nixn 步驟4 :采用熵權(quán)法確定評價屬性權(quán)重，評價屬性權(quán)重向量W =((O1, ω2, · · ·，Qj,..., ωη)步驟4. I :將各評價屬性值標(biāo)準(zhǔn)化，其中第j個屬性下第i臺機器的無量綱化屬性值Pu為
j mPy ^X1J YdXlj
I /:1步驟4. 2 :計算第j個評價屬性的熵值Ej
mEj = -ShiInpv
i—I其中δ = 1/lnm,保證了 O < Ej < I ;步驟4. 3 :計算第j個屬性的信息偏差度Clj dj = I-Ej步驟4. 4 :對信息偏差度進行歸一化計算權(quán)重當(dāng)決策者沒有評價屬性間的偏好時(O^dj Y^dj
/ /=1
當(dāng)決策者有評價屬性間的偏好時
權(quán)利要求
1.一種考慮機器多維特征屬性的作業(yè)車間瓶頸識別方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I:采用優(yōu)化算法確定作業(yè)車間的最優(yōu)調(diào)度方案Q:Q = {(B11,…，Bvl,…，Bel; C11,…，Cvl,…，Cel; Z11,…，Zvl,…，ZeJ，…，(Bli,…，Bvi,…Bci；C1i ， ... Cvi ... r ■ 7 …7 ... 7 I …(R …R ... R ■ r ... r ... r ■ 7 …7 -,JJei , Ili, , Wi> y ^ei，zjIi y z^vi > z^ei-1 > > ^jjlm> > jjVmJ > uem，> ^em，zjIm^ > 乙vm，…，ZeJ} 其中，Bvi表示第vGE= {1，2，…，e}個工件在第i GM= {I, 2,, m}臺機器上的開始加工時間，Cvi表示第V個工件在第i臺機器上的加工完成時間，Zvi表示第V個工件在第i臺機器上的工裝準(zhǔn)備時間； 步驟2 :建立機器集為A = (A1, A2,, AJ，評價屬性集為X = (X1, X2,, XJ ;根據(jù)步驟I得到的最優(yōu)調(diào)度方案Q，計算每個機器各評價屬性值，得到用于瓶頸識別的決策矩陣D=(Xij)mxn, Xij是第i個的機器的第j個評價屬性值； 步驟3 :采用向量標(biāo)準(zhǔn)化方法將步驟2的決策矩陣D = (Xij)fflxn轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣R—(Aj) mXn
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種考慮機器多維特征屬性的作業(yè)車間瓶頸識別方法，其特征在于評價屬性包括機器負荷，機器利用率，活躍時間，活躍偏差，敏感度，單位有效產(chǎn)出，在制品隊列長度和設(shè)備綜合效率。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種考慮機器多維特征屬性的作業(yè)車間瓶頸識別方法。首先采用優(yōu)化算法進行作業(yè)調(diào)度優(yōu)化求解，其次改變傳統(tǒng)依據(jù)機器單方面因素識別瓶頸的做法，綜合考慮瓶頸的多方面特征屬性，提出多屬性瓶頸識別方法，綜合全面評價機器性能進行瓶頸識別。本發(fā)明將瓶頸利用和瓶頸識別問題放在統(tǒng)一框架下進行集成求解，解決了傳統(tǒng)瓶頸識別與優(yōu)化方案相割離而導(dǎo)致瓶頸識別不準(zhǔn)、優(yōu)化方案不優(yōu)等不足；得到調(diào)度優(yōu)化方案后，綜合考慮機器的不同特征屬性，采用TOPSIS多屬性瓶頸識別方法進行瓶頸識別，克服了傳統(tǒng)瓶頸識別指標(biāo)片面、識別結(jié)果偏頗的缺陷。
文檔編號G06Q10/04GK102768737SQ201210232168
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者孫樹棟, 崔福東, 康永, 張仲田, 張映鋒, 王軍強, 陳劍 申請人:西北工業(yè)大學(xué)