本發(fā)明專利技術提出資源對稱型分布式車間綜合調(diào)度方法。本發(fā)明專利技術針對目前多品種、小批量復雜產(chǎn)品的分布式二車間綜合調(diào)度問題中，因為沒有充分考慮復雜產(chǎn)品屬性結構和車間設備資源的客觀情況，出現(xiàn)了增加產(chǎn)品的時間成本和降低車間平均設備利用率的問題，提出了工藝樹循環(huán)分解的分布式二車間綜合調(diào)度方法。所述方法首先提出了基于子樹循環(huán)分解的車間調(diào)度方案，進一步提高了工序連續(xù)加工的緊密度；其次提出了以車間加工均衡為原則的工序分配方案，在保證工序并行加工優(yōu)勢的基礎上，有效也減少了設備資源的空閑時間，進而優(yōu)化了二車間綜合調(diào)度的整體效果。通過與現(xiàn)有的所有分布式二車間綜合調(diào)度方法的對比分析，本發(fā)明專利技術的調(diào)度效果更佳。本發(fā)明專利技術的調(diào)度效果更佳。本發(fā)明專利技術的調(diào)度效果更佳。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
資源對稱型分布式車間綜合調(diào)度方法
[0001]本專利技術屬于計算機集成制造
，特別是涉及資源對稱型分布式車間綜合調(diào)度方法。
技術介紹
[0002]分布式制造作為一種重要的生產(chǎn)模式，其生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益和社會效益一直都是專家和學者關注的問題。但是由于各個工廠間的生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)能力和地域差別較大，因此分布式調(diào)度問題主要研究工件的分配問題和調(diào)度問題，以實現(xiàn)調(diào)度效果的更優(yōu)。
[0003]但是，目前在資源對稱型的分布式二車間綜合調(diào)度問題中，所有研究成果包括兩車間可調(diào)度工序均衡處理調(diào)度方法、基于擬關鍵路徑法的調(diào)度方法、基于鄰域渲染的調(diào)度方法和基于擇時的調(diào)度方法。但是，兩車間可調(diào)度工序均衡處理調(diào)度方法只注重可調(diào)度工序的橫向并行處理，忽略了調(diào)度方法在縱向調(diào)度效果的重要性，從而影響了工序在縱向加工的緊密性。基于擬關鍵路徑法的調(diào)度方法只注重工序的縱向加工，忽略了非關鍵路徑上其他工序的連續(xù)加工性，而且當處在長路徑上的多個工序被分配到不同車間的時候，勢必增加了工序的遷移次數(shù)。在基于鄰域渲染的調(diào)度方法中的設備均衡策略會在兩個車間之間產(chǎn)生不必要的工序遷移，對關鍵工序采用的長路徑和長用時策略也降低了工序間的并行性，而且無論待調(diào)度工序與調(diào)度工序是緊前緊后約束關系還是相同緊后約束關系，都存在設備利用率不高的問題。在基于擇時的調(diào)度方法中無論是調(diào)度序列還是分配方案都以工序的加工用時為主要考慮因素，不僅忽略了綜合調(diào)度的并行處理優(yōu)勢，而且沒有充分考慮到設備資源的利用情況，甚至出現(xiàn)了設備完全閑置的問題。
[0004]綜上所述，目前資源對稱型分布式二車間的綜合調(diào)度主要存在以下問題：
[0005]1.綜合調(diào)度問題屬于NP
?
Hard問題，現(xiàn)有二車間的綜合調(diào)度方法中工序連續(xù)加工的力度可進一步提高；
[0006]2.綜合調(diào)度優(yōu)化目標在最小化時間成本的基礎上，沒能充分而全面的考慮復雜產(chǎn)品自身屬性和車間設備資源客觀情況的綜合利用，從而增加了工序的遷移；
[0007]3.車間中的設備資源存在利用率較低，甚至是閑置的問題。
技術實現(xiàn)思路
[0008]本專利技術目的是為了解決現(xiàn)有的技術問題，提出了資源對稱型分布式車間綜合調(diào)度方法。本專利技術所述方法在“加工和裝配同步進行”的單件或小批樹形結構復雜產(chǎn)品的分布式調(diào)度過程中，以“工序”和“設備”為雙重優(yōu)化對象，同步實現(xiàn)了產(chǎn)品時間成本更少和二車間設備平均利用率更高的優(yōu)化效果。
[0009]本專利技術是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本專利技術提出資源對稱型分布式車間綜合調(diào)度方法，所述方法具體為：
[0010]從復雜產(chǎn)品工藝樹前后工序整體關系考慮，利用子樹循環(huán)分解策略將工藝樹分解為若干個可以一同調(diào)度的工序串；
[0011]以設備對應加工的工序數(shù)量為基準，將工序的層優(yōu)先級、設備優(yōu)先級和約束度因素全部作為影響調(diào)度結果的考量因素，根據(jù)工序權重值調(diào)度策略按照權重值由高到低的順序依次調(diào)度在子樹循環(huán)分解后形成的工序串；
[0012]以兩個車間加工用時之差為基準，以待加入工序串與待分配車間預加工后形成的加工用時與另外一個車間當前的加工用時差值最小為依據(jù)，根據(jù)車間均衡分配策略分配待調(diào)度工序串，從而實現(xiàn)兩車間調(diào)度均衡。
[0013]進一步地，所述方法將樹狀結構復雜產(chǎn)品的n道工序分配到2個車間f1和f2中，每個車間以一定的順序共同加工完成復雜產(chǎn)品；每個車間擁有m臺機器，且具有獨立加工完成每道工序的能力。
[0014]進一步地，所述方法的約束條件包括：
[0015](1)用樹形結構表示復雜產(chǎn)品的加工工藝，以節(jié)點表示加工工序；
[0016](2)每個工序節(jié)點的屬性信息包括：工序序號、設備序號和加工用時；
[0017](3)工序的加工和裝配統(tǒng)一稱為加工；
[0018](4)工序和設備具有唯一匹配性，但工序與車間具有選擇性；
[0019](5)工序之間存在約束關系，在一道工序連續(xù)加工完成后，其后序約束工序才可以開始加工；
[0020](6)同一車間內(nèi)不存在相同設備，每道工序被分配到兩個車間的幾率相同，且加工用時不變；
[0021](7)工序遷移的條件：當某一工序與其直接約束關系工序被分配到兩個車間分別進行加工的時候，則發(fā)生工序遷移；
[0022](8)車間內(nèi)所有工序加工完畢后的總時間為此車間的完工時間。
[0023]進一步地，所述子樹循環(huán)分解策略是通過對分枝數(shù)和葉節(jié)點工序屬性的循環(huán)判斷，將復雜產(chǎn)品工藝樹中的根子樹分解為若干個子樹工序串，對于這些分解后形成的子樹工序串，其內(nèi)部又是具有緊前緊后約束關系的一組子樹。
[0024]進一步地，所述子樹循環(huán)分解策略具體操作流程為：
[0025]Step1：將復雜產(chǎn)品工藝樹依據(jù)工序間的約束關系簡化為有向圖；
[0026]Step2：循環(huán)分解：
[0027](1)判斷工藝樹的分枝是否唯一，是，則不符合復雜產(chǎn)品的條件，結束退出；否，則將工藝樹的分枝根節(jié)點作為割集，分解工藝樹，建立子樹工序串；
[0028](2)判斷子樹工序串是否為葉節(jié)點工序，是，分解結束；否，重復(1)；
[0029]Step3：根據(jù)確定的割集將復雜產(chǎn)品工藝樹分解為若干子樹工序串。
[0030]進一步地，所述工序權重值調(diào)度策略的具體操作流程為：
[0031]Step1：根據(jù)復雜產(chǎn)品工藝樹的結構特征，確定工藝樹的層序，計算各個工序的層優(yōu)先級；
[0032]Step2：根據(jù)復雜產(chǎn)品工藝樹的屬性特征，計算各個工序的設備優(yōu)先級、約束度和權重值；
[0033]Step3：確定除根節(jié)點以外的權重值最高的工序所在的工序串；
[0034]Step4：判斷工序串是否唯一：是，則轉Step5；否，則按照工序的層優(yōu)先級由高到低的順序調(diào)度其所在的工序串；
[0035]Step5：判斷工序串是否存在最佳調(diào)度時刻：是，則在最佳時刻調(diào)度此工序串；否，則轉Step6；
[0036]Step6：調(diào)度權重值較低的工序所在的工序串；
[0037]Step7：判斷復雜產(chǎn)品工藝樹分解形成的各個工序串是否已經(jīng)全都調(diào)度，是，則轉Step8；否，則轉Step4；
[0038]Step8：建立工序串調(diào)度序列，調(diào)度結束。
[0039]進一步地，在車間均衡分配策略中，設p
i
表示工序串序列中第i個工序串，T
pi
表示工序i所在工序串的加工用時，表示權重值最大的工序所在的工序串，表示車間f1當前時刻的加工時間，表示車間f2當前時刻的加工時間，表示當前時刻兩個車間之間的加工用時之差，則車間均衡分配策略是：minL
Δt
。
[0040]進一步地，所述車間均衡分配策略操作流程具體為：
[0041]Step1：初始時刻，兩個車間均處于待加工狀態(tài)，此時
[0042]Step2：初始化L
Δt
＝0；
[0043]Step3：在工序串調(diào)度序列中，將工序串分配到任意一個車間本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.資源對稱型分布式車間綜合調(diào)度方法，其特征在于，所述方法具體為：從復雜產(chǎn)品工藝樹前后工序整體關系考慮，利用子樹循環(huán)分解策略將工藝樹分解為若干個可以一同調(diào)度的工序串；以設備對應加工的工序數(shù)量為基準，將工序的層優(yōu)先級、設備優(yōu)先級和約束度因素全部作為影響調(diào)度結果的考量因素，根據(jù)工序權重值調(diào)度策略按照權重值由高到低的順序依次調(diào)度在子樹循環(huán)分解后形成的工序串；以兩個車間加工用時之差為基準，以待加入工序串與待分配車間預加工后形成的加工用時與另外一個車間當前的加工用時差值最小為依據(jù)，根據(jù)車間均衡分配策略分配待調(diào)度工序串，從而實現(xiàn)兩車間調(diào)度均衡。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法將樹狀結構復雜產(chǎn)品的n道工序分配到2個車間f1和f2中，每個車間以一定的順序共同加工完成復雜產(chǎn)品；每個車間擁有m臺機器，且具有獨立加工完成每道工序的能力。3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法的約束條件包括：(1)用樹形結構表示復雜產(chǎn)品的加工工藝，以節(jié)點表示加工工序；(2)每個工序節(jié)點的屬性信息包括：工序序號、設備序號和加工用時；(3)工序的加工和裝配統(tǒng)一稱為加工；(4)工序和設備具有唯一匹配性，但工序與車間具有選擇性；(5)工序之間存在約束關系，在一道工序連續(xù)加工完成后，其后序約束工序才可以開始加工；(6)同一車間內(nèi)不存在相同設備，每道工序被分配到兩個車間的幾率相同，且加工用時不變；(7)工序遷移的條件：當某一工序與其直接約束關系工序被分配到兩個車間分別進行加工的時候，則發(fā)生工序遷移；(8)車間內(nèi)所有工序加工完畢后的總時間為此車間的完工時間。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述子樹循環(huán)分解策略是通過對分枝數(shù)和葉節(jié)點工序屬性的循環(huán)判斷，將復雜產(chǎn)品工藝樹中的根子樹分解為若干個子樹工序串，對于這些分解后形成的子樹工序串，其內(nèi)部又是具有緊前緊后約束關系的一組子樹。5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述子樹循環(huán)分解策略具體操作流程為：Step1：將復雜產(chǎn)品工藝樹依據(jù)工序間的約束關系簡化為有向圖；Step2：循環(huán)分解：(1)判斷工藝樹的分枝是否唯一，是，則不符合復雜產(chǎn)品的條件，結束退出；否，則將工藝樹的分枝根節(jié)點作為割集，分解工藝樹，建立子樹工序串；(2)判斷子樹工序串是否為葉節(jié)點工序，是，分解結束；否，重復(1)；Step3：根據(jù)確定的割集將復雜產(chǎn)品工藝樹分解為若干子樹工序串。6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述工...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周偉，侯錕，滕鑫鵬，李麗穎，孫宏宇，周芃瑋，
申請(專利權)人：吉林師范大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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