[发明专利]一种考虑机加工设备可用性的柔性作业车间动态调度方法

摘要

本发明提供一种柔性作业车间动态调度方法，属于车间调度技术领域。该方法考虑在机加工设备可用性降低到一定阀值时，对机加工设备进行预防性维修，生成预调度方案，以达到减少加工过程中机加工设备出现异常情况概率的目的；然后，在加工过程中，实时检测设备运行状态。当检测到设备状态出现异常时，通过分析异常状态持续时间对最大完工时间的影响程度，判别是采取右移策略还是执行重调度策略。本发明基于机加工设备可用性，通过插入空闲时间来对机加工设备进行预防性维修，从而降低机加工设备发生异常的概率。同时，通过实时检测设备运行状态，提高异常情况出现时重调度的响应能力，进而提高作业车间动态调度的稳定性和及时性。

主权项

一种考虑机加工设备可用性的柔性作业车间动态调度方法，用于解决异常状态下柔性作业车间调度问题，提高动态调度的稳定性和及时性，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：步骤一：在机加工设备可用性降低到预设阀值时，在预调度方案中插入空闲时间段，对该机加工设备进行预防性维修，按照插入空闲时间段之后的柔性作业车间预调度方案进行加工；所述机加工设备可用性是表示设备在规定的使用与维修方式下，在给定的时间内能够完成规定功能的能力；可用性取决于机加工设备的可靠性和维修性；在可靠性和维修性都服从指数分布的情况下，故障率λ和修复率γ都为常数，机加工设备可用性A(t)可表示为：A(t)=γλ+γ+λλ+γe-(λ+γ)t]]>所述预设阀值是表示当机加工设备可用性低到某个值时，该设备发生故障的概率很大；该阀值由历史数据中设备发生故障时对应的可用性大小决定，采用切尾均值的方法来处理发生故障时的可用性数据；所述预防性维修是指在机加工设备发生故障之前进行检查、修理或更换，以防患于未然；所述空闲时间段是指在该段时间内对机加工设备进行预防性维修，空闲时间段的长度由该设备的保养时间决定；所述柔性作业车间具有以下特点：工件在一台设备上加工的整个过程称为一道工序，每个工件需要多道工序来加工完成，每道工序可以由一个或多个设备来进行加工，并且不同设备的加工时间不同；步骤二：实时检测设备运行状态，在没有出现异常的情况下，按照原调度方案完成加工任务，在检测到设备出现异常时，实时统计异常状态持续时间，保持原调度方案不变，在最大完工时间发生变化之前，采取右移策略；所述设备运行状态是通过对实时获取到的设备输入功率特征进行识别来判断的，当设备发生异常时，功率特征会发生变化；所述异常状态是包括停机状态和机加工设备处于待机状态时间超过调度方案中的待机状态时所处的状态；所述右移策略是保持原有调度方案不变，等待设备被修复继续完成中断的工序；步骤三：当实时统计到的异常状态持续时间超过了最大完工时间变化时右移策略的持续时间，重调度机制被触发，依据异常状态类型对修复时间进行估计，采取重调度策略，更新设备可用性，依据可用性计算插入空闲时间段的时刻，生成重调度方案；所述最大完工时间变化时右移策略的持续时间是指在保持右移策略时，因异常状态而中断的工序及其紧后工序的完成时间都会延迟，在一定的时间范围内，最大完工时间不会发生变化，而当右移策略持续一段时间之后，最大完工时间会开始变化；所述异常状态修复时间的估计是通过历史数据统计来获得的，不同的异常状态都有其对应的平均修复时间；所述重调度策略包括确定重调度工序和重调度下设备开工时间，另外重调度的目标函数不仅需要考虑最大完工时间，还需要考虑调度的稳定性；相关内容含义如下：重调度工序包括未开始加工的工序和因设备异常中断的工序，并且中断的工序还需要的加工时间与完成的比例相对应；重调度下设备开工时间需要进行设定，工序已经开始加工的设备在加工完成该工序之后才能进行重调度，出现异常的设备在异常状态修复后进行重调度，其修复时间由不同异常类型的平均修复时间决定；所述更新设备可用性是指对机加工设备被修复之后，其可用性会发生变化，这种变化包含两种情况：预防性维修之后，机加工设备可用性恢复到初始状态；发生异常经过维修之后，机加工设备可用性恢复到异常情况发生前一时刻的状态；步骤四：按照重调度方案进行生产加工，执行步骤二。