專利名稱：一種基于元胞機的大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調度方法
技術領域：
本發(fā)明涉及作業(yè)車間的調度方法，尤其是一種大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調度方法。
背景技術：
隨著科學技術的快速發(fā)展和市場競爭的日趨激烈，大部分企業(yè)的生產模式由傳統(tǒng)的單一、大批量生產向多品種、小批量或單件生產轉變，生產過程結構類型進一步復雜化， 傳統(tǒng)的生產調度方法已經無法適應高度變化的訂單需求。供應鏈上處于供應商和倉儲商之間的制造商群體訂單的高變動率以及不可預見性，使得其生產調度問題變得格外復雜。供應鏈上大型零件生產車間的生產調度，屬于柔性作業(yè)車間調度(Flexible Job-Shop Scheduling)和動態(tài)調度(Dynamic Scheduling)結合的一類調度，并有工件體積大、加工工時長等特點。目前此類企業(yè)常規(guī)調度的主要問題是(I)工廠設備負荷不均，部分設備無法滿負荷運轉，甚至以較低負荷運轉，部分設備超負荷運轉；(2)應對設備故障、緊急插單、工件返修的能力差，部分產品訂單無法按期交貨；(3)設備故障率及各臺設備的產能估算能力弱。目前，國內外完全針對大型機械零件生產車間調度問題的研究非常少，關于柔性作業(yè)車間動態(tài)調度的研究也不多，和一般的生產調度問題一樣。

發(fā)明內容
為了克服已有現有的作業(yè)車間調度方法的設備運行效率較低、穩(wěn)定性較差的不足，本發(fā)明提供一種提高設備運行效率、增強穩(wěn)定性的基于元胞機的大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調度方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種基于元胞機的大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調度方法，包括如下步驟I)建立元胞機的網格模型將整個車間設定為一個包含移動粒子的二維網格系統(tǒng)，每個網格作為一個元胞代表一個加工工位或緩存，每個工位某一時刻只能加工一個零件，緩存區(qū)的工件排隊等待，設定所述大型零件柔性作業(yè)車間共有η個工位組，每組包含的工位個數m(n)只與工位組別號η有關，一般不等，每一工位組包含的工位個數和與其對應的緩存組的緩存?zhèn)€數相，，移動粒子表示隨機到達系統(tǒng)的工件，2)元胞狀態(tài)描述設計根據元胞狀態(tài)函數欠+1 =/(欠,&)，任意一緩存元胞t+1 時刻的狀態(tài)可用以下數學形式表示(I);同樣，任意工位元胞t+Ι時刻的狀態(tài)表示為(2); 緩存元胞t時刻的狀態(tài)屬性表示為(3);工位元胞t時刻的狀態(tài)屬性表示為(4)3)初始條件和邊界條件設定工件粒子t時刻的狀態(tài)屬性，表達式如下(5)，整個模型系統(tǒng)的初始和入口邊界條件定義成各粒子進入系統(tǒng)的節(jié)拍，出口邊界條件是供應鏈下游工廠對產品的接受能力；
4)確定模型自組織演化規(guī)則大型零件柔性作業(yè)車間動態(tài)調度問題的優(yōu)化目標概括為3點(I)各道工序完工時間早；(2)各工位負荷率高，空閑少；(3)同一工位組中所有工位負荷平衡，根據柔性作業(yè)車間動態(tài)調度的特點將本模型的自組織演化規(guī)則歸納為三條，表I所示，
權利要求
1.一種基于元胞機的大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調度方法，其特征在于包括如下步驟1)建立元胞機的網格模型將整個車間設定為一個包含移動粒子的二維網格系統(tǒng)，每個網格作為一個元胞代表一個加工工位或緩存，每個工位某一時刻只能加工一個零件，緩存區(qū)的工件排隊等待，設定所述大型零件柔性作業(yè)車間共有η個工位組，每組包含的工位個數m(n)只與工位組別號η有關，一般不等，每一工位組包含的工位個數和與其對應的緩存組的緩存?zhèn)€數相，，移動粒子表示隨機到達系統(tǒng)的工件，2)元胞狀態(tài)描述設計根據元胞狀態(tài)函數欠+1= /(SUS1n)，任意一緩存元胞t+Ι時刻的狀態(tài)可用以下數學形式表示
2.如權利要求1所述的一種基于元胞機的大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調度方法，其特征在于所述步驟4)中，采用遺傳算法對元胞機的演化規(guī)則進行優(yōu)化，過程如下設一個工位組和其對應的緩存組為一個單元，每一個時步內，每個單元的調度機制相同，轉化為一個個靜態(tài)柔性調度問題，最優(yōu)目標有3個(1)各道工序完工時間早；(2)各工位負荷率高，空閑少；(3)同一工位組中所有工位負荷平衡，下面，利用遺傳算法對工位選擇規(guī)則Rp 和工件排序規(guī)則Rpp進行編碼；元胞機各調度單元每個時步內的模型描述為n個工件粒子要在包含m個同類工位的工位組中進行加工，m個工位分別對應m個緩存，每個工位的加工效率不同，每個工件在此工位組中只需完成一道工序，每道工序根據實際要求可供選擇的工位是工位組中的某幾個或全部，每道工序在不同的工位上加工所需的時間不一，設工件粒子集 P = Ρι Ρ2，Ρ3，......，Pnl ；ZC^A/.S — (S1 j S27 S3j......, Sm};緩存集 B= {b1；b2,b3,......，bm}；工序Ou表示第i個工件的第j道工序，本模型研究范圍內每個工件只有唯一一道工序，也即每個工件對應的j只有一個；第X個工位組的加工時間矩陣T，其中Tuxy表示第i個工件的第j道工序在第X個工位組的第y個工位上加工所需要的時間；設備維修時間信息，每臺設備的故障率為Ay;子目標權重W1, W2, W3,η所有工序總加工時間最短，即minZ(TA)，為了配合其余兩個子目標，使之相對統(tǒng)一，i=l對其進行如下處理，使子目標I轉化為最大值，且不至于過分接近于0，
3、如權利要求2所述的一種基于元胞機的大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調度方法，其特征在于所述交叉操作中，工序排序部分染色體的交叉選用POX交叉法，設有父代染色體Parentl和Parent2，POX產生子代染色體 Childrenl和Children2,具體流程如下1)隨機劃分工件集{1，2，3，.. .，η}為兩個非空子集Jl和J2 ；2)復制Parentl包含在Jl的工件到Childrenl,Parent2包含在Jl的工件到Children2，保留它們的位置；3)復制Parent2包含在J2的工件到Childrenl, Parentl包含在J2的工件到 Ch i I dr en2,保留它們的順序。
全文摘要
一種基于元胞機的大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調度方法，包括如下步驟1)建立元胞機的網格模型；2)元胞狀態(tài)描述；3)整個模型系統(tǒng)的初始和入口邊界條件定義成各粒子進入系統(tǒng)的節(jié)拍，出口邊界條件是供應鏈下游工廠對產品的接受能力；4)確定模型自組織演化規(guī)則；4)工位選擇規(guī)則Rp→c是以第j道工序加工完成為起點，第j+1道工序加工完成為終點的這段時間(wq+wl÷pe)為衡量標準，選擇(wq+wl÷pe)最小的工位作為第j+1道工序的加工工位，工件排序規(guī)則Rc→p則是按照先到先服務規(guī)則結合工件加工優(yōu)先級決定的。本發(fā)明提高設備運行效率、增強穩(wěn)定性。
文檔編號G05B13/04GK102608916SQ20121003402
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權日2012年2月15日
發(fā)明者吳云翔, 潘益菁, 盛家君, 邱曉杰, 陳勇 申請人:浙江工業(yè)大學