[发明专利]复杂型面智能生产单元任务的刀具联合动态调度方法

权利要求书

1.复杂型面智能生产单元任务的刀具联合动态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：结合车间设备对问题进行描述，使用元组表示法表示描述后的问题，得到问题模型，基于任务耦合分解对问题进行结构化分析，将问题转化为具有强耦合关系的两个子问题：任务调度问题和刀具调度问题；以最小化最大完工时间为目标，构建刀具与任务的联合调度模型；

S2：对所述任务调度问题和所述刀具调度问题分别进行特征提取与分析，构建出各个所述子问题的规则算法集合，将两个子问题的规则算法集合中的规则算法进行组合，生成求解问题的组合算法集合；

S3：在多差异环境下进行仿真实验，对比分析组合算法集合中各个组合规则调度算法在不同系统性能指标下的表现情况，并进行组合规则调度算法的有效性分析和验证；

所述任务调度问题的规则算法集合中包括先到先服务规则算法、加工时间短优先规则算法、刀具任务数多优先规则算法、刀具任务数多优先规则算法、换刀数量少优先规则算法、可用刀具寿命短优先规则算法、可用刀具种类多优先规则算法、精加工含粗加工所需刀具任务优先规则算法和基于短工时优先的精加工含粗加工刀具优先规则算法；

所述刀具调度问题的规则算法集合中包括最快响应刀具优先规则算法、前3任务最快响应优先规则算法、剩余寿命长优先规则算法、剩余寿命短优先规则算法、使用频率高优先规则算法、高累积使用时长优先规则算法、剩余刀具类型少优先规则算法和当前刀具优先规则算法；

两个子问题的规则算法集合中的规则算法进行组合得到具有72种组合规则调度算法的组合算法集合，所述组合算法集合中的各个组合规则调度算法在系统中执行如下步骤：

Step 1：初始化时间t；

Step 2：若有任务到达，记录其到达时间；

Step 3：若无任务等待加工，则算法结束；否则转至Step 4；

Step 4：若有设备空闲，转入Step 5；反之，更新时间t＝t+1，转至Step 2；

Step 5：选择一台空闲设备，确定加工任务；

Step 5.1：定义任务集合J；

Step 5.2：根据任务调度规则确定任务集合J中各任务的优先级；

Step 5.3：选择优先级最高的任务j_max；

Step 6：确定所选任务加工所需的刀具需求D_j；

Step 7：判断当前机器的刀库内的刀具是否满足所选工件j_max的刀具需求；

Step 8：若设备刀库内的刀具不满足加工需求，则确定要换上的刀具类型d_j；

Step 8.1：定义刀库中的刀具集合D；

Step 8.2：根据刀具调度规则确定刀具集合D中刀具的优先级；

Step 8.3：选择优先级低的刀具d_min；

Step 8.4：将刀具d_min更换为d_j，并更新刀库状态信息；转至Step 6；

Step 9：若设备刀库内刀具无法满足加工需求，则更改设备状态为繁忙并更新设备所属刀库的状态信息，将设备空闲时间更新为任务j_max完工时间。

2.根据权利要求1所述的复杂型面智能生产单元任务的刀具联合动态调度方法，其特征在于，所述步骤S1中，结合车间设备对问题的描述为：

在加工单元内包含一个由多台同等并行机组成的加工设备集合W＝{1，2，...，w}，每台加工设备上有一个拥有C个刀槽的刀库，可存放一组刀具T＝{1，2，...，t}，刀具i(i∈T)的剩余使用可用时长为l_i；现有一个待加工工件集合J＝{1，2，...，n}，完成工件j加工需要使用到刀具子集T_j(j∈J)，在进行工件j加工前需完成加工设备的刀具调配，其中|T_j|≤C；工件j的总加工时间为p_j，其中使用刀具i(i∈T_j)的加工时长为p_ij；当刀库中的刀具无法不间断执行工件加工任务时，需对刀库中的刀具进行切换工作，一次刀具移除/插入耗时为联合调度的目标是为每一个工件分配合适加工设备并完成刀具调配。