[發明專利]一種基于擾動事件驅動的車間作業動態調度方法

無效

• 申請號: 201010113947.5
• 申請日: 2010-02-25
• 公開（公告）號: CN101794147A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 王愛民;唐承統;李京生;張旭;劉檢華
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;楊志兵

發明領域

本發明涉及一種實現車間作業動態調度的方法，屬于現代制造集成技術及自動化領域中的制造執行系統技術的范疇，特別涉及復雜動態環境下的車間作業動態調度機制。

背景技術

目前隨著企業自動化程度的不斷提高，以及制造企業生產模式向多品種變批量方式的轉變，因此為了提高生產效率、降低生產成本，就需要對生產作業車間的加工過程進行全面的控制，也就是實現車間的動態調度。

所謂車間作業動態調度是指車間在按原作業調度方案執行時，要不斷的接受作業環境中新出現的各種擾動，如加工時間偏差、設備故障、急件插入、任務分批等。因此動態調度需要根據生產作業環境中出現的這些信息，及時的對調度方案進行調整，保證作業調度方案與生產現場一致基礎上的同步制造執行。

當前企業普遍處于多品種變批量的生產環境下，車間調度面臨著新的問題：多品種變批量生產模式的執行環境具有不確定性、不準確性和不完備性等特點，制造執行中存在來自生產計劃、周轉過程以及設備物料等多個方面的生產擾動。通過混線生產作業調度算法生成的作業計劃不論如何優化，也只是保證了計劃層次的合理性。在制造執行過程的中存在大量的諸如生產時間/順序變化、設備故障、生產準備和訂單變化等擾動因素，這些生產擾動導致作業計劃不能真實反映實際的生產現場情況。如果對這些擾動事件置之不理，則會出現作業計劃與生產制造執行現場的脫節，從而使得作業計劃的指導意義大幅度喪失。因此，必須對擾動事件做出響應，實現作業計劃方案的更新。

目前關于動態調度響應方式的研究主要是增量調度和重調度，但是這兩種方法又存在著自身的缺陷。增量調度不能綜合考慮所有訂單的緊急程度進行安排，只是一種簡單的追加調度，而重調度會引起作業計劃變化過大，甚至影響按照原作業計劃順序已經完成的生產技術準備。

隨著對生產調度問題研究的深入，已經出現了很對針對車間生產的調度軟件。但由于生產制造業中企業生產習慣的差異，以及生產過程中，加工工時不準等大量擾動信息的存在，使得傳統軟件存在著以下不足：

(1)調度算法過于理論化，不能很好的與車間生產實際相結合，并難于適應復雜的車間生產環境。

(2)調度軟件不具備及時響應能力，對于車間加工過程中的擾動時間無法及時的響應，使得理論的調度方案失去指導意義。

調度軟件的人機交互性差，對于已經自動產生的調度方案無法進行手動修改，不能充分借鑒企業調度人員的生產經驗。使得調度方案不能適應企業生產文化，可用性差。

發明內容

本發明的目的是提供一種實現車間作業動態調度的方法，實現響應和處理車間調度問題，滿足實時調度的需要。本方法結合實際的生產需求，在對擾動事件進行分析的基礎上，建立一種擾動事件驅動的快速響應機制，使作業計劃能夠針對生產擾動進行快速的調整，以適應新的要求與環境，保證盡量多的零件能夠按照要求的交貨期完成加工以及作業計劃的穩定性的前提下，實現作業計劃與現場的同步，與此同時支持對調度方案的手動調整，提高方案的可用性。

為了實現這一目標，首先通過對動態調度進行驅動因素分析，將擾動事件來源分為：計劃任務、生產工藝、物料資源、生產執行四個層次。根據對擾動事件的作業調度方案調整目標和動態調度約束的數學模型分析的基礎上，提出了動態調度處理思路。提出了面向各調度流程共性處理環節的分類模塊化技術。

通過對上述方法的應用便可形成一套切實可行的動態調度方法，能夠滿足作業計劃與生產現場實際執行情況一致的目標。

一種基于擾動事件驅動的車間作業動態調度方法，步驟如下：

步驟1：當車間發生生產擾動時，對該擾動事件所屬的擾動層次進行分析和判斷，將該擾動事件計入擾動事件集合中，該集合包含擾動事件所屬層次，擾動事件發生時間和擾動事件包含的具體信息；

所述擾動層次包括：計劃任務層、生產工藝層、物料資源層和生產執行層，其中屬于計劃任務層的擾動事件形式包括但不限于生產任務追加、急件插入、任務撤銷、加工數量修改、交貨期調整和生產任務分批；屬于生產工藝層的擾動事件形式包括但不限于工藝路線修改和工藝追加；屬于物料資源層的擾動事件形式包括但不限于生產準備不足、設備故障/維修和工作日制調整；屬于生產執行層的擾動事件形式包括但不限于執行時間偏差、執行數量偏差和超差品返工；

步驟2：對擾動事件集合中的每個擾動事件，找出每個擾動事件直接影響的工序，建立每個擾動事件的可調度工序集合，并將每個擾動事件包含的具體信息更新到相對應的工序中；

步驟3：根據擾動事件所屬的擾動層次，利用四種基本處理方式建立處理流程對調度方案進行調整。