[发明专利]整批加工方式下产品组合与调度优化方法

说明书

本发明提出一种整批加工方式下产品组合与调度优化方法，该方法原理是所有产品初始生产数量设为市场需求，然后在初始产品组合生成的调度方案中，寻找关键链及关键产品，找出关键链上产品优先级最低的产品，通过不断减少该产品的数量(如果该产品数量为0，则寻找优先级次低的产品进行相同操作)，直到得到可行的生产方案。按照这种方法对产品组合与调度问题进行求解，能够保证生产方案的可行性，提高企业的资源利用，增加企业的有效产出。

技术领域

本发明属于产品组合与调度优化技术领域，具体为一种整批加工方式下产品组合与调度优化方法，通过整体考虑计划层的产品组合与执行层的产品调度，可以使基于传统约束理论(Theory of constraints，TOC)的产品组合优化问题的生产方案在车间生产中可行。

背景技术

传统产品组合优化问题(Product mix optimization)假设所有机器能够同时且相互独立地运行，不考虑产品的工艺约束，机器用于加工产品的时间即为机器的最大可用能力。然而，由于受到产品加工工艺顺序、机器加工方式、工件分批方式等客观因素制约，将得到的产品组合方案进行生产排程时，机器往往会出现无法消除的结构性闲置时间，使实际用于加工产品的能力小于机器最大可用能力，造成执行层的生产调度方案无法执行，出现“计划无法落地”的现象。最终导致订单无法按时交付，企业和客户双方利益均受损。

本发明基于以上生产中存在的问题，面向中小型离散制造企业，考虑整批加工处理方式下流水车间的产品组合与调度研究，如何客观的确定满足机器资源能力的产品类型和产品数量以及加工次序，使得系统的有效产出最大。其中，整批加工方式指同一批次的产品在第一道工序全部加工完毕后，整体转移到第二道工序继续加工。

该问题的数学模型如式(1)、(2)所示：

式中i为产品序号，i＝1,2,…,n；j为机器序号，j＝1,2；y_i为产品i的计划生产数量；TP_i单个产品i的有效产出；t_ij为单个产品i在机器j上的加工时间；S_ij为产品i在机器j上的开工时间；C_ij为产品i在机器j上的完工时间；Cap为机器的最大可用能力；d_i为产品i的市场需求，最低不低于0；N表示产品的生产数量为自然数，M是一个足够大的正数。u_ii′j为0-1变量，当产品i比产品i′优先在机器j上加工时，u_ii′j＝1，否则u_ii′j＝0。

式(2)第一项表示产品i在机器j上开工时间、加工数量与完工时间的关系；式(2)第二项表示任意产品在机器M₁上的完工时间均不大于在机器M₂上的开工时间；式(2)第三项和第四项表示不同产品在相同机器上的加工先后顺序；式(2)第五项表示任意产品的完工时间不能超过机器的最大可用能力，且两台机器的可用能力相同；式(2)第六项表示产品i的生产数量限制，最多不超过市场需求；式(2)第七项表示产品生产数量限制。