一种分布式柔性流水线调度方法技术

本发明专利技术实施例提供一种分布式柔性流水线调度方法，包括：根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型；根据贪婪迭代搜索算法对所述分布式柔性流水线调度模型的调度问题进行迭代搜索求解，若迭代时间满足预设条件，得到所有工件的最优调度方案，以对分布式柔性流水线进行调度。本发明专利技术实施例通过建立分布式柔性流水线调度模型，并根据贪婪迭代搜索算法有效提高了搜索效率，实现分布式柔性流水线调度模型优化目标的快速计算，使算法能够在更短的时间内得到更好的调度方案，能够有效且高效地解决大规模分布式柔性流水线调度问题。

A Distributed Flexible Pipeline Scheduling Method

【技术实现步骤摘要】
一种分布式柔性流水线调度方法
本专利技术涉及流水线的生产调度和智能优化
，尤其涉及一种分布式柔性流水线调度方法。
技术介绍
制造业是我国国民经济的主体，直接影响我国的综合国力。在全球化的趋势下，大量分散的制造企业通过跨地域合作形成分布式制造的生产模式。分布式制造通过企业间的资源共享，有效利用资源以快速响应市场需求的同时，降低生产成本和管理风险，而车间调度作为生产制造过程的管理决策核心，旨在提高生产效率，增强企业核心竞争力。柔性流水线调度是传统流水线调度的拓展，在制造业中有着很重要的应用，如半导体加工、造纸业或纺织业等等。在柔性流水线的每个加工阶段均有多个并行机器可供选择，从而提高流水线的柔性，增强车间的生产加工能力。柔性流水线调度相比传统流水线调度，增加了机器选择的子问题；而分布式柔性流水线调度则是在分布式环境下的柔性流水线调度，在柔性流水线调度问题的基础上，还增加了工件在工厂的分配问题。因此，分布式柔性流水线调度问题更加复杂，求解难度更大，目前还没有有效且高效的方法解决分布式柔性流水线调度问题。因此，现在亟需一种分布式柔性流水线调度方法来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种分布式柔性流水线调度方法。本专利技术实施例提供了一种分布式柔性流水线调度方法，包括：根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型；根据贪婪迭代搜索算法对所述分布式柔性流水线调度模型进行迭代搜索求解，若迭代时间满足预设条件，得到所有工件的最优调度方案，以对分布式柔性流水线进行调度。本专利技术实施例提供的一种分布式柔性流水线调度方法，通过建立分布式柔性流水线调度模型，并根据贪婪迭代搜索算法有效提高了搜索效率，实现分布式柔性流水线调度模型优化目标的快速计算，使算法能够在更短的时间内得到更好的调度方案，能够有效且高效地解决大规模分布式柔性流水线调度问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的分布式柔性流水线调度方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的分布式柔性流水线调度方法的调度甘特图；图3为本专利技术实施例提供的贪婪迭代搜索算法的流程示意图；具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。分布式生产调度问题是指在分布式制造环境下的生产调度问题，它包含两个耦合的调度问题，即分布式工厂间和各工厂内的调度。在传统的单车间生产调度领域中，主要包括对单机调度、并行机调度、流水线调度、和作业车间调度等问题的理论和算法研究。目前，研究最多的分布式调度问题是分布式流水线调度问题，其他的分布式调度问题研究还包括分布式车间调度、分布式柔性车间调度、分布式流水装配线调度问题等。对于大规模的复杂调度问题，由于包含多个耦合的子问题，采用数学方法求解难度太大，很难在有限时间内得到最优解，而采用启发式规则方法求得的调度解质量无法得到保证。因此，设计有效的智能算法能够在有限时间内求得满意解，对于分布式柔性流水线调度的求解具有重要意义。图1为本专利技术实施例提供的分布式柔性流水线调度方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供了一种分布式柔性流水线调度方法，包括：步骤101，根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型；在本专利技术实施例中，首先，针对分布式柔性流水线调度问题，根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，建立混合整数线性规划模型，即构建分布式柔性流水线调度问题的数学模型，并通过建立基于分布式柔性流水线调度问题变量的约束条件，从而计算各工件的加工完成日期，进而计算出所有工件的总拖期，以此作为调度问题的优化目标，搜索最优调度解，对分布式柔性流水线进行调度。步骤102，根据贪婪迭代搜索算法对所述分布式柔性流水线调度模型的调度问题进行迭代搜索求解，若迭代时间满足预设条件，得到所有工件的最优调度方案，以对分布式柔性流水线进行调度。在本专利技术实施例中，根据分布式柔性流水线调度模型，通过启发式规则构造初始解，首先，将工件按照工件交货日期从小到大进行排序，并依次插入至工件串的最优位置，即将每个工件插入由其他工件组成的工件串的所有位置，例如，将工件A、B、C和D按照工件交货日期进行排序，排序后顺序为B，D，A，C，然后先安排工件B，将工件D分别插入工件B之前和工件B之后，选取插入后的两工件拖期和较小的位置，如B，D；再将工件A分别插入工件B之前，工件B和D之间以及工件D之后，选取插入后的三个工件拖期和较小的位置，如B，A，D；最后，将工件C分别插入序列中的四个位置，并计算每次插入后的总拖期，最终选择总拖期最小的方案，即所有工件插入完成之后，选取使得分布式柔性流水线调度模型中优化目标最优的位置，得到基于贪婪迭代搜索算法的初始解。进一步地，通过对初始解的破坏和重组，实现全局搜索。通过多种局部搜索操作，实现贪婪迭代搜索算法的局部增强搜索。在本专利技术实施例中，定义在所有工厂中工件的拖期之和最大的工厂为关键工厂，通过关键工厂与其他工厂间的工件插入交换，以及关键工厂内的工件插入和交换，从而进行局部增强搜索。最后将当前解中总拖期最大的工件进行全插入操作，并选择最优位置进行插入，并将得到的新解与旧解进行比较，选择总拖期更小的解作为当前解进入下一代的搜索，并在每一次的迭代搜索过程中，保留搜索到的最优调度方案，当迭代搜索时间到达预设时间时，迭代搜索结束并输出搜索到的最优调度解，从而根据最优调度解对分布式柔性流水线进行调度。本专利技术实施例提供的一种分布式柔性流水线调度方法，通过建立分布式柔性流水线调度模型，并根据贪婪迭代搜索算法有效提高了搜索效率，实现分布式柔性流水线调度模型优化目标的快速计算，使算法能够在更短的时间内得到更好的调度方案，能够有效且高效地解决大规模分布式柔性流水线调度问题。在上述实施例的基础上，所述根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型，包括：根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型的目标函数，所述目标函数公式为：所述目标函数的约束条件为：其中，TT表示所有工件的总拖期，STj,s表示第j个工件在第s工序阶段的加工开始日期，pj,s表示第j个工件在第s工序阶段的加工时间，dj表示工件j的交货日期，n表示总工件数为n个，F表示总工厂数为F个，s表示工序阶段总数为s个，xf,j表示第j个工件分配到第f个工厂的情况，mf,k表示第f个工厂的第k个工序阶段相同的加工机器数量，yf,k,j,i表示第f个工厂的第j个工件在第k个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式柔性流水线调度方法，其特征在于，包括：根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型；根据贪婪迭代搜索算法对所述分布式柔性流水线调度模型的调度问题进行迭代搜索求解，若迭代时间满足预设条件，得到所有工件的最优调度方案，以对分布式柔性流水线进行调度。

【技术特征摘要】
1.一种分布式柔性流水线调度方法，其特征在于，包括：根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型；根据贪婪迭代搜索算法对所述分布式柔性流水线调度模型的调度问题进行迭代搜索求解，若迭代时间满足预设条件，得到所有工件的最优调度方案，以对分布式柔性流水线进行调度。2.根据权利要求1所述的分布式柔性流水线调度方法，其特征在于，所述根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型，包括：根据每个工件在每个加工阶段的加工开始日期、加工时间和工件交货日期，构建分布式柔性流水线调度模型的目标函数，所述目标函数公式为：所述目标函数的约束条件为：STj′，k-(STj，k+pj，k)+U×(3-yf，k，j，i-yf，k，j′，i-zf，k，j，j′)≥0，其中，TT表示所有工件的总拖期，STj，s表示第j个工件在第s工序阶段的加工开始日期，pj，s表示第j个工件在第s工序阶段的加工时间，dj表示工件j的交货日期，n表示总工件数为n个，F表示总工厂数为F个，s表示工序阶段总数为s个，xf，j表示第j个工件分配到第f个工厂的情况，mf，k表示第f个工厂的第k个工序阶段相同的加工机器数量，yf，k，j，i表示第f个工厂的第j个工件在第k个工序阶段中的第i个加工机器的分配情况，zf，k，j，j’和zf，k，j’，j，分别表示第f个工厂的第k个工序阶段中的工件j和工件j’的排序情况，其中，zf，k...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凌，王晶晶，郑洁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11