一种作业车间装备全活跃节能排程方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种作业车间装备全活跃节能排程方法，依次包括步骤用启发式算法得到原始排程方案，用基于工序的编码方式进行编码，得到原始编码序列；镜像翻转工艺路线以及原始编码序列，获得镜像工艺路线和镜像编码序列；从镜像编码序列取出工序，根据镜像工艺路线重排；计算每个装备的空闲时间，将空闲时间大于0的装备放入集合；重复从当前集合中取出时刻最大装备，对其工序按工序完成时刻进行降序排序，得到降序序列；从降序序列中第二个工序开始，对每个工序进行重新排列镜像翻转得到最终排程方案。该排程方法获得的方案在效率和能效上均有提升。本发明专利技术还公开了包括现场数据采集模块、算法库、排程模块和显示模块的排程系统。

Full active energy-saving scheduling method and system for job shop equipment

The invention discloses a job shop scheduling method of active energy-saving equipment, including the original scheduling scheme is obtained by heuristic algorithm steps, with encoding operation based encoding method, get the original encoding sequence; the mirror rotation process route and the original encoding sequence, the mirror image process and image encoding process from image sequence; extraction according to the encoding sequence, image process rearrangement; calculation of each equipment idle time, idle time is greater than 0 of the equipment into the collection; repeatedly removed from the equipment at the time of the maximum current set in descending order of the completion of the process of time according to the process, get the descending sequence; from second in a descending sequence beginning, for each process rearrange the mirror to get the final scheduling scheme. The scheduling scheme has been improved in terms of efficiency and efficiency. The invention also discloses a scheduling system including a field data acquisition module, an algorithm library, a scheduling module and a display module.

【技术实现步骤摘要】
一种作业车间装备全活跃节能排程方法和系统
本专利技术涉及一种作业车间排程方法和系统，特别是涉及一种作业车间装备全活跃节能排程方法和系统，属于离散制造车间智能制造

技术介绍
现代作业车间装备排程问题可描述为：若干个工件在若干台装备上加工，每个工件的加工路线给定，每个工件使用装备的顺序及每道工序所花的时间给定。排程目标是给出一种每台装备上工件的加工顺序，使得某种指标最优。传统排程问题主要考虑制造期、最大延迟时间、滞后时间等优化指标。近年来，国内外研究人员开始关注该问题的能量消耗状况。经典排程类型可分为三种类型，分别是活跃排程、半活跃排程和无延迟排程。但是以上排程类型均没有考虑排程过程中的能耗指标。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种作业车间装备全活跃节能排程方法，以保证不降低车间生产效率的前提下，降低能量消耗。本专利技术的另一个目的是提供一种作业车间装备全活跃节能排程系统。本专利技术的技术方案是这样的：一种作业车间装备全活跃节能排程方法，依次包括以下步骤，S01、用启发式算法对n个工件m个装备的作业车间进行求解，得到原始排程方案，并对原始排程方案用基于工序的编码方式进行编码，得到原始编码序列；S02、沿镜像平面对工艺路线以及编码序列进行翻转，获得镜像工艺路线和镜像编码序列；S03、按顺序依次从镜像编码序列取出工序，根据镜像工艺路线，将工件安排在对应装备的最早开始时刻加工，直至所有的工序都安排完毕，并计算所有工序的开始加工时刻和结束加工时刻；S04、计算每个装备的空闲时间，将空闲时间大于0的装备放入一个集合中；S05、从当前集合中取出时刻最大装备，所述时刻最大装备是当前集合中完成最后一个工序的时刻最大的装备，将所述时刻最大装备的所有工序放在一个序列中，并根据工序的完成时刻进行降序排序，获得降序序列。S06、对每个装备的降序序列进行如下处理：从降序序列中第二个工序开始，对每个工序进行重新排列；所述重新排列的方式为：设当前装备编号为i’，当前工序用Oi’j表示，序列中的前一个工序用Oi’k表示；如果Oi’j是工件j的最后一个工序，则它的开始加工时刻调整为Ci′j＝Si′k，Si′j＝Ci′j-ti′j，Ci’j和Si’j分别是Oi’j的完成加工时刻和开始加工时刻，Si’k是Oi’k的开始加工时刻；如果Oi’j不是工件j的最后一个工序，则它的开始加工时刻调整为Ci′j＝min(Si′k,Slj)，Si′j＝Ci′j-ti′j，Slj是工件j中Oi’j的下一道工序的开始加工时刻，ti’j是Oi’j的加工时间；S07、将该装备从集合中移出，重复步骤S05、S06直至集合中所有装备都已取出，镜像翻转步骤S05、S06处理后的排程方案可得到最终排程方案。进一步的，所述基于工序的编码方式为：用n×m元素的整数序列表示。进一步的，所述原始编码序列是n×m元素的整数序列，序列中的元素取值为[1,n]，并且[1,n]中每个元素的数量是m；序列中第k个j表示第j个工件的第k个工序，k＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n。进一步的，所述装备的空闲时间为tidle，第i个装备的空闲时间为tiidle，Ci是第i个装备完成最后一个工序的时刻，Si是第i装备开始加工第一个工序的时刻，tij是第j个工件在第i个装备上加工的时间。优选的，所述启发式算法为转换瓶颈启发式算法、遗传算法和粒子群算法中的一种。一种作业车间装备全活跃节能排程系统，包括现场数据采集模块：采集装备待机功率数据并打包上传至服务器；算法库：提供原始排程方案算法；排程模块：从服务器读取装备的待机功率，应用算法库得到原始排程方案，应用作业车间装备全活跃节能排程方法得到最终排程方案；显示模块：显示最终排程方案。进一步的，所述现场数据采集模块包括若干智能电表组成RS-485网络，所述排程模块根据生产管理系统读取排程任务。进一步的，所述显示模块显示甘特图。本专利技术所提供的技术方案的优点在于，在排程过程中考虑能耗特征，获得的最终排程方案相较于现有技术的排程方案在效率和能效上均有提升。附图说明图1为作业车间装备全活跃节能排程系统结构示意图。图2为一个3工件3装备的作业车间的编码解码过程。图3为作业车间装备全活跃节能排程方法流程示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。请参见图1，作业车间装备全活跃节能排程系统包括：现场数据采集模块，多块智能电表组成RS-485网络，采集装备待机功率，通过数据集中器进行数据汇总，打包上传到固定域名的服务器；算法库，包含转换瓶颈启发式算法、遗传算法、粒子群算法等求解排程方案的启发式算法；排程模块，从MES、ERP等生产管理系统读取当天排程任务，从服务器读取装备的待机功率，应用算法库中的启发式算法求解排程方案，应用本专利技术所提出的作业车间全活跃节能排程方法对得到的排程方案进行节能排程；显示模块，通过显示器、打印机等显示甘特图，包含所有工序的开始加工时刻和完成加工时刻以及对应的装备等信息。首先说明用基于工序的编码方式进行编码的方法，对一个拥有n个工件m个装备的作业车间的排程方案，用基于工序的编码方式进行编码，即用一个有n×m元素的整数序列来表示。序列中的元素取值为[1,n]，并且[1,n]中每个元素的数量恰好是m个。序列中第k个j表示第j个工件的第k个工序(k＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n)。以一个3工件3装备的作业车间为例，它的工艺路线如表1所示。以编码序列[211223313]为例，该序列中的三个“2”分别表示工件2的三个工序，该编码的解码过程如图2所示。表1、3工件3装备的作业车间的工艺路线本专利技术实施方式所述的作业车间装备全活跃节能排程方法是这样的：S01、用转换瓶颈启发式算法、遗传算法或粒子群算法等启发式算法对n个工件m个装备的作业车间进行求解，得到原始排程方案，并对原始排程方案用基于工序的编码方式进行编码，得到原始编码序列。S02、引用几何学上镜像概念，翻转所有工件的工艺路线以及原始编码序列，获得镜像编码序列；原始编码序列以c表示，镜像编码序列用c’表示。以表2中的2工件2装备的作业车间问题为例，它的镜像工艺路线如表3所示。表2、2工件2装备的作业车间的工艺路线表3、2工件2装备的作业车间的镜像工艺路线S03、按顺序依次从镜像编码序列c’取出工序，根据镜像工艺路线，将工件安排在对应装备的最早开始时刻加工，直至所有的工序都安排完毕，并计算所有工序的开始加工时刻和结束加工时刻；S04、计算每个装备的空闲时间tidle，将空闲时间大于0的装备放入一个集合中；Ci是第i个装备完成最后一个工序的时刻，Si是第i装备开始加工第一个工序的时刻，tij是第j个工件在第i个装备上加工的时间；S05、从当前集合中取出时刻最大装备，所述时刻最大装备是完成最后一个工序的时刻最大的装备，即取出Ci最大的装备，将所述时刻最大装备的所有工序放在一个序列中，并根据工序的完成时刻进行降序排序，获得降序序列；S06、对每个装备的降序序列进行如下处理：从降序序列中第二个工序开始，对每个工序进行重新排列；所述重新排列的方式为：设当前装备编号为i’，当前工序用Oi’j表示，序列中的前一个工序用Oi’k表示；如果Oi’j是工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作业车间装备全活跃节能排程方法，其特征在于，依次包括以下步骤，S01、用启发式算法对n个工件m个装备的作业车间进行求解，得到原始排程方案，并对原始排程方案用基于工序的编码方式进行编码，得到原始编码序列；S02、镜像翻转所有工件的工艺路线以及原始编码序列，获得镜像和工艺路线镜像编码序列；S03、按顺序依次从镜像编码序列取出工序，根据镜像工艺路线，将工件安排在对应装备的最早开始时刻加工，直至所有的工序都安排完毕，并计算所有工序的开始加工时刻和结束加工时刻；S04、计算每个装备的空闲时间，将空闲时间大于0的装备放入一个集合中；S05、从当前集合中取出时刻最大装备，所述时刻最大装备是当前集合中完成最后一个工序的时刻最大的装备，将所述时刻最大装备的所有工序放在一个序列中，并根据工序的完成时刻进行降序排序，获得降序序列；S06、对每个装备的降序序列进行如下处理：从降序序列中第二个工序开始，对每个工序进行重新排列；所述重新排列的方式为：设当前装备编号为i’，当前工序用O

【技术特征摘要】
1.一种作业车间装备全活跃节能排程方法，其特征在于，依次包括以下步骤，S01、用启发式算法对n个工件m个装备的作业车间进行求解，得到原始排程方案，并对原始排程方案用基于工序的编码方式进行编码，得到原始编码序列；S02、镜像翻转所有工件的工艺路线以及原始编码序列，获得镜像和工艺路线镜像编码序列；S03、按顺序依次从镜像编码序列取出工序，根据镜像工艺路线，将工件安排在对应装备的最早开始时刻加工，直至所有的工序都安排完毕，并计算所有工序的开始加工时刻和结束加工时刻；S04、计算每个装备的空闲时间，将空闲时间大于0的装备放入一个集合中；S05、从当前集合中取出时刻最大装备，所述时刻最大装备是当前集合中完成最后一个工序的时刻最大的装备，将所述时刻最大装备的所有工序放在一个序列中，并根据工序的完成时刻进行降序排序，获得降序序列；S06、对每个装备的降序序列进行如下处理：从降序序列中第二个工序开始，对每个工序进行重新排列；所述重新排列的方式为：设当前装备编号为i’，当前工序用Oi’j表示，序列中的前一个工序用Oi’k表示；如果Oi’j是工件j的最后一个工序，则它的开始加工时刻调整为Ci'j＝Si'k，Si'j＝Ci'j-ti'j，Ci’j和Si’j分别是Oi’j的完成加工时刻和开始加工时刻，Si’k是Oi’k的开始加工时刻；如果Oi’j不是工件j的最后一个工序，则它的开始加工时刻调整为Ci'j＝min(Si'k,Slj)，Si'j＝Ci'j-ti'j，Slj是工件j中Oi’j的下一道工序的开始加工时刻，ti’j是Oi’j的加工时间；S07、将该装备从集合中移出，重复步骤S05、S06直至集合中所有装...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文文，许飞，林海，易文凯，陈巍，
申请(专利权)人：苏州文海物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32