[发明专利]一种用于大型装备生产制造与行车系统的元胞机协同调度方法

说明书

本发明公开了一种用于大型装备生产制造与行车系统的元胞机协同调度方法，该方法主要包括以下步骤：（1）构建生产调度元胞机的网格模型，元胞状态描述、设置生产调度元胞机模型的初始条件和边界条件，设定演化规则；（2）对生产调度元胞机模型的演化规则进行优化；（3）根据实际的行车运行状况构建行车调度元胞机的网格模型，元胞状态描述、设置行车调度元胞机模型的边界条件，设定演化规则；（4）借助遗传算法对行车调度演化规则进行优化；（5）设计大型装备制造生产与行车协同调度仿真系统界面。本发明的基于元胞机的生产调度与行车调度协同建模的方法，为大型装备制造调度提供了新方法和思路。

技术领域

本发明属于针对大型装备制造的生产排程调度领域，是一种基于元胞机模型的专门应用于大型装备生产制造与行车系统的调度方法。

背景技术

近年来，诸如空分成套设备等大型装备制造业的发展已提升到国家战略部署的高度，并且呈现出良好的发展势头。作为中国工业基础，制造业的核心部分，衡量一个国家经济发展水平和综合国力的战略性产业，尺寸与重量大，产品结构复杂，小批量多品种定制化生产且制造加工周期长等是这些大型装备的特点。但是伴随着良好发展势头而来的是资源约束加剧，生产效率低下等问题。如何为该类企业寻求合适的生产调度方案是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于元胞自动机的大型装备生产制造和行车系统协同调度方法。

所述的一种用于大型装备生产制造与行车系统的元胞机协同调度方法，其特征在于包括以下步骤：

1)基于标准元胞机模型的基本原理，从元胞空间、元胞状态、邻域和局部演化规则四个基本组成部分出发，将作业跨生产车间抽象成一个二维网格系统，从而构建得到一个生产调度二维元胞机模型；

2)采用遗传算法对生产调度元胞机模型的演化规则进行优化

对于元胞机的每个调度单元各时步内的模型描述为：在含m个同类工位的工位组中加工n个工件粒子，缓存元胞数量与工位个数对应；各工位加工效率不同，各工件在此工位组只需完成一道工序，根据实际生产状况每道工序可供选择的工位数量是工位组中的全部或某几个，且在不同工位所需的加工时间不同；

设工位集合为s＝{s₁,s₂,s₃,......,s_m}；缓存集合为B＝{b₁,b₂,b₃,......,b_m}；工件粒子集合为P＝{p₁,p₂,p₃,......,p_n}；工序O_ij表示第i个工件粒子的第j道工序；第x个工位组加工时间的矩阵T，Ti表示行矩阵，矩阵中T_ijxy表示第i个工件第j道工序在第x个工位组第y个工位上所需的加工时间，对于单元调度可简化为T_iy，A_i表示列矩阵；

所以上述生产调度三个子目标对应的函数如下：

S1：所有工序总加工时间最短为与以下两个子目标统一将子目标1转化为最大值形式，但值不过分接近于0；

式(1)中，分子表示所有粒子都选择加工时间最短的工位所得的加工总时间，此为理想状态值；分母表示实际加工总时间；0＜F₁≤1；矩阵A_i中对应各元素a_iy∈{0,1}，工位序号y∈{1,2,...m}；

S2：子目标2转化为各工位的总利用率F2高；