[發(fā)明專利]一種流水車間重調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310719111.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN103676902A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘全科;李俊青;毛坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車間調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種流水車間重調(diào)度方法。

背景技術(shù)

流水車間調(diào)度問題是一種車間調(diào)度問題，廣泛存在于各種生產(chǎn)過程中，如煉鋼連鑄、紡織加工等。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)流水車間調(diào)度的靜態(tài)調(diào)度問題已經(jīng)開展了大量研究，取得了廣泛的研究成果并得以在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用。然而，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)環(huán)境往往是不確定的，存在多種突發(fā)事件，如工件隨機(jī)到達(dá)、工件隨機(jī)撤銷、工件加工時(shí)間變化、設(shè)備隨機(jī)故障等。因而，流水車間重調(diào)度問題相對(duì)靜態(tài)調(diào)度問題更符合實(shí)際生產(chǎn)過程，已成為生產(chǎn)調(diào)度研究中的熱點(diǎn)之一，對(duì)于實(shí)際車間作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度具有重要的應(yīng)用價(jià)值。如何綜合考慮各種突發(fā)事件，科學(xué)地制訂流水車間調(diào)度方案，對(duì)于縮短產(chǎn)品加工周期和提高企業(yè)生產(chǎn)率起著至關(guān)重要的作用。

流水車間重調(diào)度技術(shù)的研究最初主要應(yīng)用啟發(fā)式規(guī)則、整數(shù)規(guī)劃等方法。這些方法的特點(diǎn)是規(guī)則明了，容易實(shí)現(xiàn)，但由于實(shí)際生產(chǎn)過程中的不確定以及隨機(jī)因素太多，上述方法無法綜合考慮各種突發(fā)事件，與實(shí)際應(yīng)用有較大差距。近年來，隨著計(jì)算智能方法的發(fā)展，許多智能優(yōu)化方法被應(yīng)用于求解流水車間調(diào)度問題中，如禁忌搜索、模擬退火、粒子群優(yōu)化、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、元啟發(fā)式算法、專家系統(tǒng)和多Agent技術(shù)等方法，上述算法往往或由于收斂能力不足，或由于無法求解大規(guī)模問題，或由于無法跳出局部最優(yōu)等原因，而不能應(yīng)用于求解綜合考慮多種突發(fā)事件的流水車間重調(diào)度問題。

遷徙鳥群算法(Migrating?Birds?Optimization，MBO)是Duman等于2012年提出的一種新的群智能算法，起初為了有效地解決二次指派等組合優(yōu)化問題。其基本思想如下：

(1)根據(jù)候鳥遷徙過程中采用“V”型隊(duì)列的飛行原理，MBO采用“V”型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組織搜索過程中的一群個(gè)體(即問題的解)。

(2)從初始種群出發(fā)，每個(gè)個(gè)體不但搜索自身的鄰域，而且可以從它前面的個(gè)體那兒得到有用信息。這樣，有用信息從“V”型頂點(diǎn)上的個(gè)體開始依次向后傳遞。

(3)正如遷徙鳥群飛行一段時(shí)間后就要更換領(lǐng)頭鳥一樣，經(jīng)過若干次搜索迭代，MBO更換排在“V”型頂點(diǎn)上的個(gè)體。信息從新的“V”型頂點(diǎn)開始向后傳遞。這樣就保證了群體的多樣性，防止MBO停滯不前，不斷地向全局優(yōu)解方向逼近。通過有用信息的單向傳遞機(jī)制，使群體中好解的信息傳遞給其它解，就加快了MBO的收斂速度。

(4)MBO采用離散決策變量編碼，利用針對(duì)離散編碼的鄰域搜索機(jī)制和信息傳遞機(jī)制產(chǎn)生新解，這樣MBO就具有離散本質(zhì)，更適合于組合優(yōu)化問題的求解。Duman等的研究表明，針對(duì)二次指派問題，MBO算法得到了當(dāng)前較好研究結(jié)果。

綜合考慮多種突發(fā)事件，包括工件隨機(jī)到達(dá)、工件隨機(jī)撤銷、工件加工時(shí)間變化、設(shè)備隨機(jī)故障等，結(jié)合煉鋼連鑄生產(chǎn)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)基于遷徙鳥群優(yōu)化算法的流水車間重調(diào)度方法能為準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)提供有價(jià)值的重調(diào)度方案，可充分發(fā)揮設(shè)備利用率，降低設(shè)備空閑時(shí)間，防止工件溫度變化，提高生產(chǎn)能力，為實(shí)際車間生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度提供決策依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種流水車間重調(diào)度方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種流水車間重調(diào)度方法，包括以下步驟：

步驟1：實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前流水車間的突發(fā)事件、重調(diào)度工件、機(jī)器可用時(shí)刻和正加工工序完工時(shí)刻；

所述突發(fā)事件包括工件隨機(jī)到達(dá)、工件隨機(jī)撤銷、工件加工時(shí)間變化和設(shè)備隨機(jī)故障；

所述重調(diào)度工件包括待加工工件和新插入工件；

所述機(jī)器可用時(shí)刻為重調(diào)度時(shí)刻的空閑機(jī)器可獲得時(shí)刻，或者忙碌機(jī)器/故障機(jī)器正加工工件的完工時(shí)刻；

所述正加工工序完工時(shí)刻為非故障機(jī)器的原計(jì)劃完工時(shí)刻或故障機(jī)器的重調(diào)度時(shí)刻；

步驟2：針對(duì)不同突發(fā)事件，對(duì)已開工工序和未開工工序進(jìn)行分組：若突發(fā)事件為工件隨機(jī)到達(dá)，則保持已經(jīng)在第一個(gè)機(jī)床上開工的工序的原調(diào)度順序，對(duì)未開工工序和新加入的工件執(zhí)行步驟3；若突發(fā)事件為工件隨機(jī)撤銷，則保持已經(jīng)在第一個(gè)機(jī)床上開工的工序的原調(diào)度順序，在刪除該撤銷工件后對(duì)未開工工序執(zhí)行步驟3；若突發(fā)事件為工件加工時(shí)間變化，則計(jì)算受突發(fā)事件影響的正加工工序的完工時(shí)刻，執(zhí)行步驟3；若突發(fā)事件為設(shè)備隨機(jī)故障，則計(jì)算受突發(fā)事件影響的機(jī)床的可用時(shí)刻，執(zhí)行步驟3；

步驟3：確定流水車間重調(diào)度目標(biāo)及約束條件：以最小化最大完工時(shí)間和最小化開工時(shí)間變化的工件數(shù)量為目標(biāo)建立流水車間重調(diào)度目標(biāo)函數(shù)，該函數(shù)的約束條件包括：