[發(fā)明專利]一種基于元胞機的大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調(diào)度方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210034023.5
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102608916A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳勇;吳云翔;邱曉杰;盛家君;潘益菁
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及作業(yè)車間的調(diào)度方法，尤其是一種大型零件柔性作業(yè)車間的動態(tài)調(diào)度方法。?

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)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(chǎn)模式由傳統(tǒng)的單一、大批量生產(chǎn)向多品種、小批量或單件生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)過程結(jié)構(gòu)類型進一步復(fù)雜化，傳統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度方法已經(jīng)無法適應(yīng)高度變化的訂單需求。供應(yīng)鏈上處于供應(yīng)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(yù)見性，使得其生產(chǎn)調(diào)度問題變得格外復(fù)雜。?

供應(yīng)鏈上大型零件生產(chǎn)車間的生產(chǎn)調(diào)度，屬于柔性作業(yè)車間調(diào)度(Flexible?Job-Shop?Scheduling)和動態(tài)調(diào)度(Dynamic?Scheduling)結(jié)合的一類調(diào)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(diào)度的主要問題是：?

(1)工廠設(shè)備負荷不均，部分設(shè)備無法滿負荷運轉(zhuǎn)，甚至以較低負荷運轉(zhuǎn)，部分設(shè)備超負荷運轉(zhuǎn)；?

(2)應(yīng)對設(shè)備故障、緊急插單、工件返修的能力差，部分產(chǎn)品訂單無法按期交貨；?

(3)設(shè)備故障率及各臺設(shè)備的產(chǎn)能估算能力弱。?

目前，國內(nèi)外完全針對大型機械零件生產(chǎn)車間調(diào)度問題的研究非常少，關(guān)于柔性作業(yè)車間動態(tài)調(diào)度的研究也不多，和一般的生產(chǎn)調(diào)度問題一樣。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有現(xiàn)有的作業(yè)車間調(diào)度方法的設(shè)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(shè)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(diào)度方法。?

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(diào)度方法，包括如下步驟：?

1)建立元胞機的網(wǎng)格模型：將整個車間設(shè)定為一個包含移動粒子的二維網(wǎng)格系統(tǒng)，每個網(wǎng)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(shè)定所述大型零件柔性作業(yè)車間共有n個工位組，每組包含的工位個數(shù)m(n)只與工位組別號n有關(guān)，一般不等，每一工位組包含的工位個數(shù)和與其對應(yīng)的緩存組的緩存?zhèn)€數(shù)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(shè)計：根據(jù)元胞狀態(tài)函數(shù)?任意一緩存元胞t+1時刻的狀態(tài)可用以下數(shù)學(xué)形式表示(1)；同樣，任意工位元胞t+1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(shè)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(yīng)鏈下游工廠對產(chǎn)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(diào)度問題的優(yōu)化目標概括為3點：(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，根據(jù)柔性作業(yè)車間動態(tài)調(diào)度的特點將本模型的自組織演化規(guī)則歸納為三條，表1所示，?

表1?

4)模型演化過程，具體包括：?

工位選擇：工位選擇規(guī)則R_p→c：某一工件到達，首先判斷其下個目標工位組中工位的忙、閑或故障狀態(tài)；然后根據(jù)處于同一狀態(tài)的工位的數(shù)量，優(yōu)先選擇加工效率高也即pe數(shù)值大的工位，或者是能夠最早完成本工序的工位，即比較(w_q+wl÷pe)的值，選擇值最小的對應(yīng)的工位；再判斷工件在時間、空間上是否能被其目標工位元胞和目標緩存元胞所容納，也即比較s_cl和wl的大小，以及w_cl和s_n的大小，如果s_cl≥wl且w_cl≥s_n，工件進入工位，否則，工件暫時進入后備緩存區(qū)，待仿真鐘前進一個時步再調(diào)度時重新判斷；?

工件排序：工件排序規(guī)則R_c→p主要結(jié)合FCFS(先到先服務(wù))原則及工件的加工優(yōu)先級確定工件的加工順序，首先，根據(jù)到達時刻t_a排序，t_a越小的工件排在越前面；然后從隊末往前工件兩兩比較優(yōu)先級dp的大小，若后面工件的dp值大于前面工件的dp值，則將兩工件的隊列位置及隊列序號qn互換，直到前面工件的dp值不小于后面工件的dp值為止，輸出隊列順序，更新緩存元胞及各粒子的狀態(tài)屬性值，?