[發(fā)明專利]航空復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)件車間作業(yè)計(jì)劃及重調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811282077.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN109359884B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝乃明;吳喬;鄭紹祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種航空復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)件車間作業(yè)計(jì)劃及重調(diào)度方法，以設(shè)備均衡率和準(zhǔn)時(shí)交付率為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建航空復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)件作業(yè)車間計(jì)劃制定模型，基于多層編碼遺傳算法設(shè)計(jì)了模型求解方法，并考慮能力富余和能力不足兩種應(yīng)用情景設(shè)計(jì)計(jì)劃制定和重調(diào)度算法流程，重調(diào)度算法能夠識(shí)別出正在生產(chǎn)的任務(wù)及未開工生產(chǎn)的任務(wù)，根據(jù)正在加工的工序的完工時(shí)刻判斷機(jī)器允許的開工時(shí)刻、工件下一工序的允許開工時(shí)刻等，并對(duì)剩余工件在符合目標(biāo)及約束的情況下進(jìn)行重排，本發(fā)明方法適應(yīng)于大多數(shù)多品種、小批量生產(chǎn)的離散型企業(yè)，具有良好的適應(yīng)性和通用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車間計(jì)劃調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于遺產(chǎn)算法的航空復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)件車間作業(yè)計(jì)劃及重調(diào)度方法。

背景技術(shù)

近年來，我國(guó)航空、航天、船舶等大型復(fù)雜裝備研制井噴式發(fā)展，尤其是航空工業(yè)，多種型號(hào)并行研制和生產(chǎn)，如何做到準(zhǔn)時(shí)交付是航空復(fù)雜裝備制造企業(yè)面臨的管理痛點(diǎn)，運(yùn)用科學(xué)的計(jì)劃和排產(chǎn)方法幫助企業(yè)提高生產(chǎn)管理水平顯得尤為迫切。現(xiàn)實(shí)情況是高端裝備制造業(yè)在生產(chǎn)管理方面水平不高，生產(chǎn)計(jì)劃方面主要是依靠計(jì)劃人員的經(jīng)驗(yàn)、使用效率極為低下的Excel進(jìn)行手工排程，雖然結(jié)果能夠符合生產(chǎn)基本邏輯，但由于未能考慮多種因素的綜合影響進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)化，嚴(yán)重影響了效率，難以適應(yīng)多品種、小批量、柔性生產(chǎn)的需要。

車間調(diào)度問題是制造型企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作的核心問題之一，是指在有限的資源約束下合理地對(duì)各工件任務(wù)進(jìn)行機(jī)器-時(shí)間指派，盡可能地達(dá)到排產(chǎn)優(yōu)化指標(biāo)，滿足交貨期。FJSP問題屬于經(jīng)典的NP-Hard問題，國(guó)內(nèi)外對(duì)于這一問題的研究一直多集中于利用各種智能算法優(yōu)化獲得更好的靜態(tài)結(jié)果，如孫斌等人于2015年的“求解柔性作業(yè)車間調(diào)度問題的VEDFA算法與實(shí)現(xiàn)”中提出了病毒離散螢火蟲算法，病毒個(gè)體引入螢火蟲算法以提高局部搜索能力；金峰等人于2007年的“基于大規(guī)模FSP問題Block性質(zhì)的SA算法”中針對(duì)大規(guī)模流水線問題引入Block性質(zhì)改進(jìn)模擬退火算法。隨著生產(chǎn)計(jì)劃問題研究的逐漸深入，研究人員也更多關(guān)注企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境的現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)影響因素，傾向于生產(chǎn)計(jì)劃研究的實(shí)用性，如N Kundakc等人于2016年的“Hybrid genetic algorithms for minimizing makespan in dynamic jobshop scheduling problem”中提出了一種有效混合遺傳算法(GA)方法用于解決最小化動(dòng)態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題。

近幾年對(duì)于排產(chǎn)問題選取的研究范圍多是一般的混合流水車間或離散車間等較典型的生產(chǎn)型車間，而少量對(duì)于復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)件車間的研究，只有一些宏觀上的網(wǎng)絡(luò)圖、順排倒排邏輯等，沒有結(jié)合模型及智能算法的仿真求解過程描述。大多排程模型中目標(biāo)函數(shù)的選擇僅考慮了成本、完工時(shí)間等基本因素，而對(duì)于多數(shù)多品種、小批量企業(yè)來說，由于工件類型多、工藝復(fù)雜等特點(diǎn)，設(shè)備負(fù)荷率數(shù)據(jù)是一個(gè)較難控制的問題，現(xiàn)今對(duì)于排產(chǎn)過程中設(shè)備負(fù)荷率均衡的研究較少，且沒有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系。將計(jì)劃與調(diào)度分成兩個(gè)階段，計(jì)劃階段會(huì)更多的依賴于靜態(tài)求解算法方面的研究，利用其可以合理地排出車間生產(chǎn)所需的月計(jì)劃或周計(jì)劃，但由于現(xiàn)實(shí)擾動(dòng)因素多，如工裝資源的到位情況、緊急插單問題、設(shè)備故障問題等狀況的頻發(fā)，一般并不能作為車間安排生產(chǎn)的實(shí)際作業(yè)計(jì)劃。國(guó)內(nèi)航空制造復(fù)雜裝備生產(chǎn)計(jì)劃問題的難點(diǎn)不集中于計(jì)劃階段，而更多的集中于調(diào)度階段，更準(zhǔn)確地說就是突發(fā)狀況下的重調(diào)度問題，一般的重調(diào)度問題可參見文獻(xiàn)，如裴海燕等人于2017年的“插單擾動(dòng)下流水線生產(chǎn)與維護(hù)的重調(diào)度優(yōu)化”中研究了拉式生產(chǎn)模式下考慮重調(diào)度需求的生產(chǎn)調(diào)度與預(yù)防性維護(hù)的聯(lián)合優(yōu)化問題。現(xiàn)有的研究成果大多停留在理論特定場(chǎng)景和算法設(shè)計(jì)，如何根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)有效的動(dòng)態(tài)調(diào)度方法，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃科學(xué)排產(chǎn)和緊急情況下的重調(diào)度目前研究相對(duì)較少。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種航空復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)件車間作業(yè)計(jì)劃及重調(diào)度方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中未考慮計(jì)劃-調(diào)度銜接、多品種小批量離散車間突發(fā)擾動(dòng)快速響應(yīng)的問題，本發(fā)明在有完整輸入數(shù)據(jù)的情況下，可以制定出較優(yōu)的符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃；在有擾動(dòng)發(fā)生的情況下，可以根據(jù)擾動(dòng)的規(guī)模及類型進(jìn)行重調(diào)度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：