[发明专利]一种动态环境下的离散型生产车间调度方法

权利要求书

1.一种动态环境下的离散型生产车间调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立以进装点的评价指标和生产周期为优化目标的车间双向生产调度数学模型；包括以下子步骤：

S11、以关键零件完工时间与进装点的差值总和、装配同时度和生产周期为优化目标，建立优化目标函数：

其中，C_i为零件i的完工时间，为关键零件i^b的完工时间，为关键零件i^b的进装点，n^b为关键零件数，n为零件总数，代表在进装点l装配的关键零件i^b的完工时间，w代表进装点的数量也就是装配工序数，w_l代表在进装点l的进行装配的关键零件数，α为关键零件完工时间与进装点差值总和的惩罚系数，β为关键零件装配同时度惩罚系数；

S12：建立以下约束条件：

在一个调度方案里，一道工序只能在一台机器上加工：

同一时刻，一台机器只能加工一道工序：

S_ab-T_cdk≥S_cd Y_abcdk＝1,X_abk＝1,X_cdk＝1

同一零件的前一道工序加工完成后才能开始加工下一道工序：

S_i(j+1)-S_ij≥T_ijk j+1≤p_i且k≤m,X_ijk＝1

其中，m是机器数量；p_i是零件i的工序数量；X_ijk是工序加工机器的判别条件，如果零件i的第j道工序在机器k上加工则X_ijk＝1，否则为0；Y_abcdk是不同工序在相同机器先后顺序的判别条件，如果在机器k上，零件a的工序b在零件c的工序b加工完成后开始加工，则Y_abcdk＝1，否则为0；S_ij代表零件i的工序j的开始加工时间，T_ijk表示零件i的工序j在机器k上的加工所需时间；

S2、对生产车间采取以进装点为中心的基于遗传算法的双向调度算法进行预调度；

S3、对于车间发生的动态扰动事件依据其影响大小进行分类，根据扰动事件的级别采取多级别的车间动态重调度策略；车间动态重调度的优化目标表达式如下：

其中，ω为稳定性系数，r为未加工的工序数，TS_j代表预调度方案中未完工的工序j的计划开工时间，TS_j′代表重调度方案中工序j的计划开工时间；

车间动态重调度的优化目标函数由上述两部分构成：

f＝f₁+f₂；

具体包括以下子步骤：

S31、对车间发生的扰动事件进行分类：一级事件表示当前调度方案无法满足后续装配需求或者机器利用率很低，当发生一级事件跳转S37；二级事件表示可用机器空闲时间完成加工或对当前调度方案所需调整不大，如果发生二级扰动事件，跳转S34；三级事件表示加工时间增加、机器当前不可用或等待时间增加，当生三级事件时跳转S32；

S32、如果是三级事件，找到直接受到影响的工序的工艺和其后续工序以及所处机器的后续工序，为寻找受影响的全部工序，采取工序关联树的方法进行判别，首先找到直接受到扰动事件影响的工序，以该工序为根节点，根据机器加工顺序以及工艺加工顺序找到后续工序，将找到的工序作为新的节点，逐层建立受影响工序关联树，直到关联树上的节点不存在后续工序；

S33：在生成受影响工序关联树后，从第一层工序开始逐层将各节点上工序的加工时间向后移动；先调整根节点上工序的加工时间，然后判断子节点工序的开工时间是否早于其父节点上的工序的新的完工时间，如果不早于父节点的完工时间，则子节点工序的加工时间不需向后移动；如果早于父节点的完工时间，那么子节点上的工序的加工时间需要后移，将一层的节点上的工序的加工时间全都比较并调整后，再对下一层节点进行比较，直到所有节点全都调整完毕或者某层的工序加工时间全都不需调整；

将调整后调度方案中各零件的预计完工时间与其最晚完工时间比较，如果有零件的预计完工时间超出其最晚完工时间，则说明该调度方案不满足后续装配计划，需要根据调度窗口内的工件数量决定采取局部重调度或者完全重调度生成新的调度方案；如果没超出，则该调度满足装配计划，那么车间将按该调度方案进行生产；

S34、计算紧急插入零件的总加工时间T₁，以及紧急插单事件发生时刻后到紧急插入零件的最晚完工时间之前，原调度方案中紧急插入零件加工使用机器的总空闲时间T₂：

其中，n^u代表紧急插入零件的工序数，t_(n+1)j代表紧急插入零件n+1的工序j的加工时间，tm_h代表原调度方案中紧急插入零件使用的机器h的空闲时间，m代表紧急插入零件各工序加工使用的机器数；

如果T₂≥T₁，则采取前向调度将紧急插入零件的加工任务安排在机器的空闲时间加工，否则，直接跳转S36；

S35、执行前向调度，执行完前向调度后，将新任务的预计完工时间E_n+1与其最晚完工时间tl_n+1进行比较，如果E_n+1≤tl_n+1，说明前向调度结果满足后续装配计划的需求；否则，说明调度结果不满足后续装配计划的需求，需要通过局部重调度进行调整；

S36、收集机器在重调度时刻的正在加工、故障以及空闲状态和各机器的最早可用时间；收集零件的所有工序完工、部分工序完工、未开始加工的状态和各零件的最早可加工时间；然后根据收集到的信息进行车间局部重调度；

S37、完全重调度方案实施时，正在加工的零件仍旧留在调度窗口内，然后通过零件加工优先级函数p_k挑选零件进行加工：

其中，n_i为零件i的加工工序数，t_kj为零件i的工序j的加工时间，d_l为进装点l的时间，θ为进装点差值的重要度系数，z_i为零件i的库存量，λ为库存量系数，p_i越小代表零件i的加工优先级越高，相同进装点的零件优先级相同取其中最高的；

假如在进装点l装配的零件集合J_l包含正在加工但是还有工序未完成的零件，那么该进装点零件集合的加工优先级最高，此时P_l为0；

收集调度窗口内的零件和机器在完全重调度时刻的初始信息，在得到所需的调度信息后，重新分配调度窗口内工序的加工顺序，得到新的重调度方案。