基於改進元胞機的多品種多工藝多單元製造調度方法
2023-05-31 08:21:51 1
專利名稱：基於改進元胞機的多品種多工藝多單元製造調度方法
技術領域：
本發明涉及多品種多工藝多單元製造系統，尤其是一種多品種多工藝多單元製造調度方法。
背景技術：
隨著全球化市場競爭激烈，企業在生產過程中需要對市場進行快速響應，根據客戶需求研發和製造個性化產品，因此多品種多工藝多單元製造模式逐漸成為中小企業的主要生產模式。此類生產模式產品為多品種、小批量，生產組織方式趨於單元化布局，是一種完全離散的複雜系統。通過Petri網和生產系統的映射關係，對製造系統建模，構造Petri網多目標優化算法，並結合遺傳算法對經典作業車間調度的模塊，以eM-Plant進行建模仿真，求解出規模較小的作業單元的調度方案，但對於複雜的作業車間則未能驗證模型的魯棒性。·也有人研究了小批量、多品種、訂單式生產系統的生產調度問題，也採用Petri-Net建立一般調度模型，運用最短優先處理規則和深度優先規則來搜索局部最優解。不足之處在於沒有對運行過程進行實時仿真，因而無法進行動態監控，調度方案也存在魯棒性不強的問題。在傳統的作業車間調度基礎上，放寬了資源約束的條件，採用工件在設備上的等待時間最短和其相對剩餘加工時間最大這兩條優先規則，解決了一機多件的工件排序問題和一件多機的設備選擇問題，提出了利用ID3決策樹方法提取組合規則的運算思想，解決了多品種多工藝多單元生產中經常碰到的實際問題。但設備並非唯一的約束，不確定因素考慮的方面有局限性。
發明內容
為了克服已有多品種多工藝多單元製造系統調度方案的無法進行動態監控、魯棒性不強的不足，本發明提供一種實現動態監控、魯棒性良好的基於改進元胞機的多品種多工藝多單元製造調度方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種基於改進元胞機的多品種多工藝多單元製造調度方法，所述調度方法包括以下步驟I)建立車間調度系統的元胞自動機模型，模型表達式如下As= {L2, S, N, R, FJ (4)式⑷中:As—多品種多工藝多單元製造企業生產車間調度系統元胞自動機模型；L2 — d=2，二維網格機構；S—工位兀胞的狀態；N—領域兀胞狀態；R—約束條件；FS—調度規則；車間調度系統約束條件如下(a)每個工件都是依照一定的工藝順序進行加工的，只有前一道工藝加工完畢才能進入下一工位進行加工，這是工藝約束條件，用數學公式描述如下=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個工件的第j道工序的加工開始時間Wtij-EndingTime，表示第i個工件的第j道工序的加工結束時間；因此，第i個工件的第j道工序的加工開始時間必然在第j_l道工序結束之後；(b)每臺機器每個時間段只能同時加工一個工件，只有當一個工件結束加工後才能開始加工下一工件，這是機器的能力約束條件，用數學公式描述如下Stij 彡 et&Dj 其中，i = 1，2, ，n ; j=l, 2， ，m (6)式(6)中只有當第i_l個工件的第j道工序加工結束，第i個工件的第j道工序才能在同一臺設備上進行加工；(C)工件在機器上加工時不能被打斷，直至該工序加工完畢；2)建立多目標函數，所述多目標函數的條件為2. I)工件所有工序最大完成時間最短工件i在機器j上的加工時間記作Tij，工
權利要求
1.一種基於改進元胞機的多品種多工藝多單元製造調度方法，其特徵在於所述調度方法包括以下步驟 1)建立車間調度系統的元胞自動機模型，模型表達式如下 As= {L2, S, N, R, FJ (4) 式(4)中 As—多品種多工藝多單元製造企業生產車間調度系統元胞自動機模型；L2 — d=2，二維網格機構；S—工位兀胞的狀態；N—領域兀胞狀態；R—約束條件；FS—調度規則； 車間調度系統約束條件如下 (a)每個工件都是依照一定的工藝順序進行加工的，只有前一道工藝加工完畢才能進入下一工位進行加工，這是工藝約束條件，用數學公式描述如下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個工件的第j道工序的加工開始時間Wtij—EndingTime，表示第i個工件的第j道工序的加工結束時間； 因此，第i個工件的第j道工序的加工開始時間必然在第j_l道工序結束之後； (b)每臺機器每個時間段只能同時加工一個工件，只有當一個工件結束加工後才能開始加工下一工件，這是機器的能力約束條件，用數學公式描述如下Stij ≥ Ct(^1)j 其中，i = 1，2, ，n ; j=l, 2， ，m (6) 式(6)中 只有當第i_l個工件的第j道工序加工結束，第i個工件的第j道工序才能在同一臺設備上進行加工； (C)工件在機器上加工時不能被打斷，直至該工序加工完畢； 2)建立多目標函數，所述多目標函數的條件為.2.I)工件所有工序最大完成時間最短工件i在機器j上的加工時間記作Tij,工件離開整個加工系統的時間為
全文摘要
一種基於改進元胞機的多品種多工藝多單元製造調度方法，法包括以下步驟1)建立車間調度系統的元胞自動機模型，(a)每個工件都是依照一定的工藝順序進行加工的，只有前一道工藝加工完畢才能進入下一工位進行加工，(b)每臺機器每個時間段只能同時加工一個工件，只有當一個工件結束加工後才能開始加工下一工件；(c)工件在機器上加工時不能被打斷，直至該工序加工完畢；2)建立多目標函數，條件為2.1)工件所有工序最大完成時間最短；2.2)工件的最大延遲最小；2.3)各工位設備平衡率高。通過權重法得到元胞自動機的每個離散單元在每個時步內的調度總目標函數。本發明實現動態監控、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 優先權日2012年9月12日
發明者陳勇, 陶維棟, 邱曉傑, 陳亮, 鄭鑫帆 申請人:浙江工業大學