[發(fā)明專利]離散制造不相關(guān)工件的批處理調(diào)度方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210306137.4
• 申請(qǐng)日: 2022-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN114662765A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐紅濤;張偉;王磊;王廣森;王志超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04;G06N3/12;G06N5/00
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳

本發(fā)明公開了一種離散制造不相關(guān)工件的批處理調(diào)度方法。它包括如下步驟：對(duì)不相關(guān)工件冶煉成型的批處理調(diào)度環(huán)境作出假設(shè)；建立最小化總批數(shù)量目標(biāo)函數(shù)、最小化平均空置率目標(biāo)函數(shù)和最小化完工時(shí)間目標(biāo)函數(shù)；對(duì)三個(gè)函數(shù)中參數(shù)進(jìn)行約束；構(gòu)建解的形式；生成可能解和隨機(jī)解，并對(duì)其更新，得到更新解；對(duì)更新解采取批次移動(dòng)優(yōu)化，減少造型工序處的最大完工時(shí)間；對(duì)更新解采取批次合并優(yōu)化，減少單臺(tái)批處理機(jī)的調(diào)度完工時(shí)間；優(yōu)化出的最優(yōu)解，即為離散制造不相關(guān)工件冶煉成型的批處理調(diào)度最優(yōu)方案。本發(fā)明采用智能化調(diào)度，優(yōu)化出最佳調(diào)度方案，提高了沙箱和并行批處理機(jī)的利用率的同時(shí)，還減少了調(diào)度的總批數(shù)量和冶煉成型的完工時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車間調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種離散制造不相關(guān)工件的批處理調(diào)度方法。

背景技術(shù)

離散制造產(chǎn)品的生產(chǎn)過程通常被分解成很多加工任務(wù)來完成。每項(xiàng)任務(wù)僅要求企業(yè)的一小部分能力和資源。企業(yè)一般將功能類似的設(shè)備按照空間和行政管理建成一些生產(chǎn)組織(部門、工段或小組)。在每個(gè)部門，工件從一個(gè)工作中心到另外一個(gè)工作中心進(jìn)行不同類型的工序加工。企業(yè)常常按照主要的工藝流程安排生產(chǎn)設(shè)備的位置，以使物料的傳輸距離最小。另外其加工的工藝路線和設(shè)備的使用也是非常靈活的，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、處理需求和定貨數(shù)量方面變動(dòng)較多。離散制造的產(chǎn)品往往由多個(gè)零件經(jīng)過一系列并不連續(xù)工序的加工最終裝配而成。

在傳統(tǒng)的車間調(diào)度法中，一臺(tái)機(jī)器一次只能處理一個(gè)作業(yè)。對(duì)于并行批調(diào)度，如晶圓制造、半導(dǎo)體制造、電路測(cè)試和鋼廠調(diào)度，批處理機(jī)(The batch processing machine，BPM)可以同時(shí)處理由多個(gè)作業(yè)組成的作業(yè)批次。與車間調(diào)度類似，一旦處理開始，就不能增加或減少批中的作業(yè)。對(duì)于并行機(jī)器調(diào)度問題，將作業(yè)分配給不同的批次，然后將批次分配給并行BPM，并行BPM可分為相同的并行BPM、統(tǒng)一的并行BPM和不相關(guān)的并行BPM。

熱冷加工離散制造企業(yè)的生產(chǎn)一般是單工或小批量。冶煉和成型是熱冷加工離散制造生產(chǎn)操作的核心過程，它們決定了制造任務(wù)的質(zhì)量。冶煉成型過程中存在很多約束因素，如沙箱尺寸約束、不相容特性(即作業(yè)的加工技術(shù)特性)、不同作業(yè)的不同材料、澆注特性(澆注方式、澆注溫度、澆注速度等)、以及熔化爐的容量。目前對(duì)于離散制造不相關(guān)工件的批處理仍然采用人工調(diào)度，而人工調(diào)度通常因?yàn)榭紤]不全面，無法找到合適的調(diào)度方案，無法提高調(diào)度質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要提供一種離散制造不相關(guān)工件的批處理調(diào)度方法，采用智能化的調(diào)度方法，提高了沙箱和并行批處理機(jī)的利用率的同時(shí)，還減少了調(diào)度的總批數(shù)量和冶煉成型的完工時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明研制出了一種離散制造不相關(guān)工件的批處理調(diào)度方法，包括如下步驟：

步驟1)，根據(jù)離散制造中的工件大小不相同、工件族不兼容的特性，對(duì)不相關(guān)工件冶煉成型的批處理調(diào)度環(huán)境作出假設(shè)；

步驟2)，針對(duì)不相關(guān)工件冶煉成型的批處理調(diào)度分別建立最小化總批數(shù)量目標(biāo)函數(shù)(1)、最小化平均空置率目標(biāo)函數(shù)(2)和最小化完工時(shí)間目標(biāo)函數(shù)(3)；

步驟3)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)所述最小化總批數(shù)量目標(biāo)函數(shù)(1)、最小化平均空置率目標(biāo)函數(shù)(2)和最小化完工時(shí)間目標(biāo)函數(shù)(3)中的參數(shù)進(jìn)行約束；

步驟4)，對(duì)最小化總批數(shù)量目標(biāo)函數(shù)(1)、最小化平均空置率目標(biāo)函數(shù)(2)和最小化完工時(shí)間目標(biāo)函數(shù)(3)進(jìn)行求解，一個(gè)解即為一個(gè)調(diào)度方案，將每個(gè)解設(shè)定為X＝[XB|XD]形式，其中XB為批次編號(hào)構(gòu)成的序列，XD為與XB中的批次編號(hào)一一對(duì)應(yīng)的批處理機(jī)編號(hào)構(gòu)成的序列；

步驟5)，將最小化總批數(shù)量目標(biāo)函數(shù)(1)、最小化平均空置率目標(biāo)函數(shù)(2)和最小化完工時(shí)間目標(biāo)函數(shù)(3)的所有解X平均分為兩部分，一部分解采用啟發(fā)式算法生成可行解，另一部分解采用隨機(jī)算法生成隨機(jī)解；

步驟6)，對(duì)可行解和隨機(jī)解中的XB序列、XD序列按照病毒基因更新方式進(jìn)行交叉更新、變異更新，得到更新解X，從而豐富解的多樣性；