[發明專利]一種面向任務可靠性的集成生產任務調度方法

有效

• 申請號: 201811375227.9
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109615115B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 何益海;韓笑;陳兆祥;趙依瀟;周迪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發明提供一種面向任務可靠性的集成生產任務調度方法。具體步驟是：一、基于制造系統、生產任務及被制造產品的內在聯系，確定影響任務可靠性的關鍵機器及工藝；二、確定各機器的性能狀態；三、量化產品質量偏差指標；四、根據任務需求建立QPPN模型；五、給出基于任務可靠性的啟發式規則；六、尋找生產任務調度最優解；七、結果分析，將本專利生產調度方法所得結果與未考慮任務可靠性的生產調度方法的結果作對比。該方法充分考慮生產任務調度對于制造工件質量的影響，從根本上彌補了傳統制造過程中生產調度和產品質量檢測獨立考慮的不足，提升了制造系統的任務可靠性，具有很好的實用價值。

技術領域

本發明提供了一種面向任務可靠性的集成生產任務調度方法，屬于生產管理領域。

背景技術

制造業是一個國家的經濟命脈，強大的制造業支撐是國家穩定發展的前提，而先進的制造技術無疑是制造業的核心競爭力。而隨著制造系統的功能、結構日益復雜，市場需求變化加劇，在智能化環境下，在制造系統層面進行優化的生產調度方法在生產中變得越來越重要，其不僅能夠保證復雜生產環境下生產任務的按時完成，對于生產產品的質量和制造系統自身的性能都有關鍵的影響。因此，科學的制造系統生產調度方法逐漸成為影響制造系統市場競爭力的主要因素之一。

生產需求決定了生產任務，具體由制造系統中的制造設備通過一系列的制造工藝生產出滿足需求的質量和數量的產品。而對于制造設備和被制造產品來說，性能狀態和質量狀態都不再是簡單的“二態性”參數，尤其在大數據時代的背景下，可利用過程數據對性能狀態和質量狀態進行更精準的分析和預測。因此制造任務具有明顯的多態性特點，而且與制造設備的性能狀態和生產產品的質量狀態有密切的關系，共同決定了制造系統的任務可靠性水平。然而傳統上多是將生產調度與制造設備維修、產品質量控制獨立進行，對三者或是其中二者的綜合優化已成為一個極具挑戰性的研究課題。在智能制造背景下，如何基于對設備狀態和產品質量狀態的預測來進行集成的生產調度，是制造領域公認的科學難題。

早期的制造系統優化主要集中在系統的功能要求，如可達性，有界性等。隨著制造技術的發展，后續研究通過將生產和設備利用等時間投入到研究中來進一步優化制造系統的性能，從而降低生產成本。目前，在廣泛品種和小批量的柔性制造模式下，制成品的質量和可靠性的競爭越來越激烈，這就需要系統地定義制造系統的可靠性，特別是擴展生產產品的相關質量參數。在實際的生產過程中，制造設備更高的運行可靠性，所制造產品的更好的質量以及所有生產任務的更短的完工時間已經成為企業的追求目標。因此，本專利通過任務可靠性指標科學地表征制造系統滿足生產任務要求的能力，對設備性能狀態、任務執行狀態和產品質量狀態進行具體描述，進而以設備性能狀態為基礎，在滿足最大完成時間等任務需求的前提下，尋找產品質量狀態最優的生產計劃，該方法從根本上彌補了傳統以最大工期為唯一約束條件的生產調度方法的不足。本發明給出的一種面向任務可靠性的集成生產任務調度方法，集成了生產過程中的生產任務要求、質量控制，從系統的層面對生產調度進行了整體的優化，全面考慮了生產過程中的各種因素，能夠在滿足生產需求的基礎上，提升產品質量狀態，降低生產過程中的不確定性和總成本，提升了企業的競爭力。

發明內容

(1)本發明的目的：

針對制造系統生產調度方法在考慮忽視生產質量影響的不足，本發明提供一種新的制造系統集成生產調度方法——一種面向任務可靠性的集成生產任務調度方法。首先分析產品質量狀態在生產過程中的動態變化，從制造任務的多態性角度出發，建立考慮設備性能狀態、任務執行狀態以及產品質量狀態的任務可靠性模型，隨后建立制造系統的質檢庫所Petri網(QPPN)模型，并確定初始標識和終止標識，進而根據建立考慮產品質量狀態和最大工期約束的啟發式規則，對于模型求得最優解。最后根據所得出的最優路徑繪制生產計劃甘特圖，實現制造系統的科學的集成生產調度方法，彌補傳統生產調度方法中忽視產品質量狀態影響的不足。

(2)技術方案：

本發明提出一種面向任務可靠性的集成生產任務調度方法，提出的基本假設如下：