[发明专利]联合维修策略与任务调度的并行机系统加工优化方法

说明书

本发明提供一种联合维修策略与任务调度的并行机系统加工优化方法，根据维纳过程对机器的退化进行描述，建立并行机系统加工完所有工件所需加工时间的数学模型，根据加工时间数学模型求解出所有工件在并行机系统上的最优加工位置，根据最优加工位置安排所有待加工工件的加工顺序；预防性维修是一种事前维修，可以降低非计划的故障停机损失；修复性维修是一种事后维修的方式，对预防性维修没有维修的部件进行修复，将两种维修方式结合达到更好的维修效果；通过维修与任务调度联合优化，从而达到减少停机时间，节省维修费用。

技术领域

本发明属于维修与调度技术领域，具体涉及一种联合维修策略与任务调度的并行机系统加工优化方法。

背景技术

随着市场竞争不断增大，企业的竞争力不仅仅是降低生产成本，缩短产品的完工时间，加快产品更新换代的速度，以适应不断变化的市场需求。目前，已经有许多学者分别在预防性维修与任务调度方面进行了一些研究，实际上预防性维修与任务调度在生产中相互影响。考虑预防性维修与并行机调度的联合优化问题中，不仅要考虑工件在机器上的分配及工序的问题，还要考虑机器可能会发生随机故障，所以要进行预防性维修使得机器能够更好地运行。近些年来，维修和任务调度联合优化决策受到了广泛的关注。传统的调度理论中，通常认为机器总是可用的，然而实际生产中，机器故障或者维护等都会导致机器停机不可用。因此，研究维修与任务调度的联合优化方法更加实际。

机器不可用的主要原因之一就是设备故障，预防性维修是降低故障率的有效办法。维修通常可以分为预防性维修(PM)、预测性维修(PdM)和修复性维修(CM)。复杂系统在维修决策时不仅要考虑部件各自的特点，同时还要考虑它们之间的相关性，包括经济相关性、结构相关性以及故障相关性。部件之间的相关性使得并行机系统的维修与调度模型较单机系统复杂许多。

由于生产过程越来越复杂，只考虑单机的维修与调度问题已无法满足生产需求，这促进维修与调度问题逐渐从单机向双机及并行机方向发展。关于任务调度方面，现有的生产调度优化的研究存在一些不足：大多数生产计划的研究只考虑维修活动或调度计划；在一些集成考虑维修活动和任务计划的研究中，只考虑了单机问题，或者在并行机问题中并没有考虑随机故障，实际上随着设备状态的改变随时可能发生故障。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种联合维修策略与任务调度的并行机系统加工优化方法，包括：

步骤1：对需要在并行机系统上进行加工的所有待加工工件进行编号，对并行机系统上所有的机器设备进行编号，对机器设备上的所有加工位置进行编号；

步骤2：根据机器退化的维纳过程，建立并行机系统加工完所有工件所需加工时间的数学模型；

步骤3：根据加工时间数学模型求解出所有工件在并行机系统上的最优加工位置；

步骤4：根据最优加工位置安排所有待加工工件的加工顺序。

所述步骤2包括：

步骤2.1：根据维纳随机过程的退化模型，建立机器j上的第i个工件加工完成后，机器j退化的概率密度函数f(t_[i][j])：

X_j(t)＝μt+σB(t) (2)

式中，X_j(t)表示性能退化量，μ表示漂移系数，σ表示扩散系数，B(t)表示标准布朗运动，D_f表示预设的故障阈值；

步骤2.2：根据概率密度函数f(t_[i][j])求解预防性维修的概率P_PM[i][j]：

式中，D_p表示预设的预防性维修阈值，0＜D_p＜D_f；