一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局，针对考虑人机干涉现象的一个工人操作多台机器的问题，建立了多目标优化数学模型，求解不同工件的加工顺序，达到最小化机器空闲率和工人行走路径目标。提出了改进型最长加工时间优先(ILPT)算法和带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA‑II)解决该问题，与实际应用的规则相比，使用NSGA‑II和ILPT均可降低机器空闲率以及降低工人行走路径。NSGA‑II算法可以得到多个Pareto最优解，适用对效果有更高要求或需要多个解决方案的场景；ILPT适用于对机器利用率要求高，实时性要求高的场景。

【技术实现步骤摘要】
一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局
本公开属于加工制造自动化的
，涉及一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。目前，国内制造企业转型升级，特别是在一些劳动密集型行业，企业的自动化、机械化、信息化转型逐渐成为管理者考虑的重点。为提高生产效率和加工质量，很多加工制造业引进了先进的设备和技术。这些中，有些种类的设备只需短暂的人工操作便可以长时间工作，不需要工人看守，管理者通常安排一个工人监管多台机器，这样节省了人力成本，但是带来了人机干涉的问题。人机干涉是指一个工人监管多台机器，工人操作一台机器时，其他机器由于没有工人干涉或者操作而停止运行的现象。一个工人需要监管的机器越多，人机干涉问题越严重。一些自动化程度较高的企业可实时监控设备状态，工人根据空闲提示选择操作的机器，这样可以在一定程度上提高设备的利用率，但是当多台机器同时空闲时，人机干涉问题严重，工人一般选择了距离最近的机器，影响了整体的加工效率。对于不能实时监控机器状态的企业，工人凭经验操作，行走路径重复，设备利用率低，加工效率得不到保障。所以，若能在工人选择操作机器时引入科学的调度算法，可以大幅提高生产效率，降低设备使用成本，还能提高工人的工作满意度。但是，现阶段人机干涉多出现在生产车间排队问题的研究中，关于考虑人机干涉现象的车间调度优化近些年来研究很少。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本公开的一个或多个实施例提供了一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局，针对考虑人机干涉现象的一个工人操作多台机器的问题，建立了多目标优化数学模型，最小化机器空闲率和工人行走路径，提出了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)和改进型最长加工时间(ILPT)优先算法解决该问题，有效降低了机器空闲率和工人行走路径。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种车间调度优化方法。一种车间调度优化方法，该方法包括：(1)初始化参数，分别设置机器j允许操作的时间lj＝0，j＝1,2,…,N，工人的当前机器j1＝1，工人开始空闲的时间操作机器的顺序(2)若输出机器空闲率和工人行走路径H；否则进入下一步；其中，在一定时间τ内，通过优化工人操作机器的顺序，使所有机器的利用率最高，工人行走路径最短，每台机器加工工件的数量不做要求，π为满足的最大工件数，π个工件中最多N个工件加工完成时间为τ，P为所有机器已经加工时间，为第i个工件的开始上料时间；(3)计算各机器完成时间和工人到达该机器的时间差θj，j＝1,2,…N，其中，tj1,j为机器j1到机器j的行走时间；若min{θj}>0，则j2等于令θj最小的机器号，j1＝j2，若min{θj}≤0，则j2等于θj≤0且pj最大的机器号，其中，j2为下一个操作的机器，sj为机器j上下料所需时间，pj为加工时间；(4)求解操作机器顺序S＝S∪j2，计算工人行走路径计算所有机器已经加工的时间P，若若返回步骤(2)。进一步地，在该方法中，初始化之前预设目标函数f1、f2：s.t.其中，为决策变量，i为加工工件的序号，i＝1,2,…，j为机器序号，j＝1,2,…,N，为第i个工件加工完成时间，di为第i个工件的加工机器。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，还提供一种计算机可读存储介质。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种车间调度优化方法。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，还提供一种终端设备。一种终端设备，采用互联网终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种车间调度优化方法。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，还提供一种车间调度优化方法。一种车间调度优化方法，该方法基于如权利要求1-2中任一项所述的一种车间调度优化方法，包括：(1)初始化参数，分别设置变量g＝1，初始化种群Pg，设定迭代次数M，染色体数N，交叉系数μ；(2)若g≤M，则进入步骤(3)；否则输出目标函数值和非支配集；(3)在种群Pg中随机选择两染色体交叉，变异，生成两条新染色体填充至Qg，循环该步骤直到Qg中包含N条染色体，进入下一步；(4)对Qg,Pg的并集{Qg,Pg}做快速非支配解排序、计算拥挤度，根据精英选择策略，保留{Qg,Pg}中N条染色体，生成Pg+1，g＝g+1；返回步骤(2)。进一步地，在该方法中，计算所述目标函数值的方法步骤包括：Step1：初始化参数，令lj＝0，j＝1,2,…,N；i＝1；Ri为染色体第i个基因对应的“源码”序号，对应的机器号为Y(Ri)；Step2：若算法结束，输出目标函数和f2＝H；否则执行Step3；Step3：若则否则执行Step4；Step4：若则若则i＝i+1，返回Step2。进一步地，在该方法中，计算所述目标函数值时将如权利要求1-2中任一项所述的一种车间调度优化方法中目标函数的解作为初始解。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，还提供一种计算机可读存储介质。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种车间调度优化方法。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，还提供一种终端设备。一种终端设备，采用互联网终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种车间调度优化方法。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，还提供一种车间设备布局。一种车间设备布局，基于所述的一种车间调度优化方法，将加工时间长的设备设置于中心位置。本公开的有益效果：(1)本专利技术所述的一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局，针对考虑人机干涉现象的一个工人操作多台机器的问题，建立了多目标优化数学模型，最小化机器空闲率和工人行走路径，提出了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)和改进型最长加工时间(ILPT)优先算法解决该问题。根据机器数量不同、摆放布局不同、加工时间不同的机器放置位置不同设计了21种实验场景，分别用NSGA-II算法和ILPT算法求解，并仿真了实际使用的规则，实验结果分析表明，用NSGA-II算法和ILPT算法均有效降低了机器空闲率维度和工人行走路径维度；(2)本专利技术所述的一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局，加工时间较长的设备摆放至中心位置的布局形式有利于降低设备空闲率，减少工人的行走路径。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是根据一个或多个实施例的一种车间调度优化方法流程图；图2是根据一个或多个实施例的“源码”结构图；图3是根据一个或多个实施例的变形后的“源码”图；图4是根据一个或多个实施例的另一种车间调度优化方法流程图；图5是根据一个或多个实施例的机器3×3布局示意图；图6是根据一个或多个实施例的不同场景三种算法的求解结果图；图7是根据一个或多个实施例的w1,w2示意图；图8是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车间调度优化方法，其特征在于，该方法包括：(1)初始化参数，分别设置机器j允许操作的时间lj＝0，j＝1,2,…,N，工人的当前机器j1＝1，工人开始空闲的时间

【技术特征摘要】
1.一种车间调度优化方法，其特征在于，该方法包括：(1)初始化参数，分别设置机器j允许操作的时间lj＝0，j＝1,2,…,N，工人的当前机器j1＝1，工人开始空闲的时间操作机器的顺序(2)若输出机器空闲率和工人行走路径H；否则进入下一步；其中，在一定时间τ内，通过优化工人操作机器的顺序，使所有机器的利用率最高，工人行走路径最短，每台机器加工工件的数量不做要求，π为满足的最大工件数，π个工件中最多N个工件加工完成时间为τ，P为所有机器已经加工时间，为第i个工件的开始上料时间；(3)计算各机器完成时间和工人到达该机器的时间差θj，j＝1,2,…N，其中，为机器j1到机器j的行走时间；若min{θj}>0，则j2等于令θj最小的机器号，j1＝j2，若min{θj}≤0，则j2等于θj≤0且pj最大的机器号，j1＝j2，其中，j2为下一个操作的机器，sj为机器j上下料所需时间，pj为加工时间；(4)求解操作机器顺序S＝S∪j2，计算工人行走路径计算所有机器已经加工的时间P，若若返回步骤(2)。2.如权利要求1所述的一种车间调度优化方法，其特征在于，在该方法中，初始化之前预设目标函数f1、f2：s.t.其中，为决策变量，i为加工工件的序号，i＝1,2,…，j为机器序号，j＝1,2,…,N，为第i个工件加工完成时间，di为第i个工件的加工机器。3.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如权利要求1-2中任一项所述的一种车间调度优化方法。4.一种终端设备，采用互联网终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-2中任一项所述的一种车间调度优化方法。5.一种车间调度优化方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳艳，胡金昌，马文凯，刘清敏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37