考虑时空约束的多层级产品生产调度方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑时空约束的多层级产品生产调度方法，针对多层级产品的生产批量确定和机器调度问题，考虑了多层级产品固有的层级之间的间隔期(时间)约束，以及设备内部的空间约束，首先按照重要度对产品外部需求进行分解排产并按照BOM展开，再建立资源搜索引擎，按照不同的排产原则对展开的需求进行启发式搜索排产。当选择某台设备生产待满足需求时，同时考虑当期是否有足够的子项零件可用和设备容量对工装数量的限制。该方法基于松弛‑固定算法解决实际工厂的大规模问题，且具有较快的求解速度和较高求解精度。

A multi-level production scheduling method considering time and space constraints

【技术实现步骤摘要】
考虑时空约束的多层级产品生产调度方法
本专利技术涉及车间生产批量及机器调度
，具体涉及的是并行机环境下，多层级产品的生产批量确定及机器调度方法，特别涉及一种考虑时空约束的多层级产品生产调度方法。
技术介绍
生产批量及机器调度问题广泛存在于离散型制造企业，属于典型的混合整数规划问题，且已被证明为NP-hard问题。生产批量及机器调度问题不仅要考虑某个时间段要生产多少产品，同时还要确定产品在机器上的加工顺序和数量。至今，已有众学者对生产批量问题在各类车间环境下开展广泛研究，并设计各类算法对其进行求解，包括精确算法(如动态规划算法、分支定界算法)，智能优化算法(如模拟退火算法)，以及启发式算法(如松弛-固定算法)，等等。虽然精确算法在理论上能够产生问题的最优解，但是在实际运用中，精确算法针对大规模问题往往无法保证在多项式时间内能够得到最优解，甚至计算机会存在内存溢出的现象。因此，利用启发式算法，对实际的大规模问题进行求解，并合理评估解的质量，是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种考虑时空约束的多层级产品生产调度方法，该方法基于松弛-固定算法的启发式算法，具有较快的求解速度和较高求解精度。为达到上述目的，本专利技术提出了考虑时空约束的多层级产品生产调度方法，包括以下步骤：导入外部需求数据和每个产品参数，根据所述每个产品参数自动判断在无限产能的情况下，预设需求时期是否满足生产当前产品所需的最小成产时期，若能，则继续执行，若不能，则将所述预设需求时期自动推迟到所述最少时期；人工预设算法参数，并选择排产原则，其中，所述算法参数包括每个产品分解切片大小的上限和每个产品的重要度；在所述每个产品分解切片大小的上限内，按照随机公式生成每个产品当前次切边大小，按照所述重要度依次对每个产品的需求进行切片，并对当前次轮到的产品按照所述每个产品参数展开并准备排产；选择生产时期和设备，将切片后的产品自BOM底层零件向上排产；判断是否全部需求均生产完毕或均无法排产，若是，则结束算法并输出结果，若不是，则继续下一产品的排产。本专利技术实施例的考虑时空约束的多层级产品生产调度方法，同时考虑时间和空间两个维度的能力，对已有研究问题在能力约束方面的一个拓展，具有重要的理论意义，另外，本专利技术实施例为线性增长，针对现实规模和大规模问题求解十分高效，充分考虑工作人员的领域知识，使得快速求解的同时确保解质量满足工作人员预期。另外，根据本专利技术上述实施例的考虑时空约束的多层级产品生产调度方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，导入所述外部需求数据和所述每个产品参数后，通过嵌套迭代推算所述最小生产时期，使得所述最小生产时期与导入的所述外部需求数据中预设需求时期进行对比。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述排产原则由使用者根据生产实际条件自主选择，包括尽早生产、准时生产和尽早生产及准时生产的混合排产。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，根据三种不同原则选择所述生产时期，当策略为尽早生产时，则从第一期开始选择；当策略为准时生产时，则从待生产零件的生产时期选择；当策略为混合生产时，则根据循环次数人工设置。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，选择所述生产时期时，还判断当前零件的子项是否有足够数量在生产间隔前已生产。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述设备的选择包括：判断当前设备是否还能接收本零件；判断所述当前设备中已有零件的材料体系是否与所述本零件相同；若条件均满足，则在所述当前设备放置一个零件，若任一项不满足，则循环判断至当前次分解出来的需求均被满足或无法再继续排产。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，采用计算系数方法判断所述当前设备是否还能接收所述本零件，其中，针对不同形状的工装，在计算加工所需面积时，若工摆放占用比设定面积更多面积时，则取大于1的计算系数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，采用两种启发式搜索方法对当前需求进行排产，第一种，按照当前搜索，再向之前的时期搜索，若未满足所述当前需求，再向之后的时期进行搜索，第二种，从第一期开始搜索。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的考虑时空约束的多层级产品生产调度方法流程图；图2为本专利技术实施例具体实施方式的算法流程图；图3为本专利技术实施例具体实施方式的算例图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的考虑时空约束的多层级产品生产调度方法。图1是本专利技术一个实施例的考虑时空约束的多层级产品生产调度方法流程图。如图1所示，该考虑时空约束的多层级产品生产调度方法包括以下步骤：在步骤S1中，导入外部需求数据和每个产品参数，根据每个产品参数自动判断在无限产能的情况下，预设需求时期是否满足生产当前产品所需的最小成产时期，若能，则继续执行，若不能，则将预设需求时期自动推迟到最少时期。也就是说，导入外部需求数据以及各产品参数(如BOM参数，子项到父项的间隔期，各工件工装大小，设备大小，等等)，并根据各零件到父项的间隔期，自动判断在无限产能的情况下在需求时期及之前是否能够满足需求，若不能，则将需求自动推迟到最近可以完成的时期。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，导入外部需求数据和每个产品参数后，通过嵌套迭代推算最小生产时期，使得最小生产时期与导入的外部需求数据中预设需求时期进行对比。具体地，如图2所示，导入外部需求数据以及产品参数，其中j＝1,…,J代表产品集合，i＝1,…,I代表产品的直接子项，t＝1,…,T为特定的需求时期。同时，需要导入的还有产品参数，比如BOM数据，子项-父项之间的加工提前期(如子项加工之后需要的静置时期，以及后续的处理过程所需时期)，各工件工装大小，工装数量，设备大小，等等。基于上述数据，利用嵌套算法迭代出各产品在无限产能下生产需要的最短时期Tmin，并与其导入的需求时期Td对比。若Tmin>Td，则说明产品其固有特性决定其至少需要Tmin期才能生产完成，而在目前的需求节点一定无法按时交货，因此需要将Td推迟到Tmin。另外，若Tmin>T，则拉长计划期至至少Tmin及以上。在步骤S2中，人工预设算法参数，并选择排产原则，其中，算法参数包括每个产品分解切片大小的上限和每个产品的重要度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，排产原则由使用者根据生产实际条件自主选择，包括尽早生产、准时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑时空约束的多层级产品生产调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n导入外部需求数据和每个产品参数，根据所述每个产品参数自动判断在无限产能的情况下，预设需求时期是否满足生产当前产品所需的最小成产时期，若能，则继续执行，若不能，则将所述预设需求时期自动推迟到所述最少时期；/n人工预设算法参数，并选择排产原则，其中，所述算法参数包括每个产品分解切片大小的上限和每个产品的重要度；/n在所述每个产品分解切片大小的上限内，按照随机公式生成每个产品当前次切边大小，按照所述重要度依次对每个产品的需求进行切片，并对当前次轮到的产品按照所述每个产品参数展开并准备排产；/n选择生产时期和设备，将切片后的产品自BOM底层零件向上排产；以及/n判断是否全部需求均生产完毕或均无法排产，若是，则结束算法并输出结果，若不是，则继续下一产品的排产。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑时空约束的多层级产品生产调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
导入外部需求数据和每个产品参数，根据所述每个产品参数自动判断在无限产能的情况下，预设需求时期是否满足生产当前产品所需的最小成产时期，若能，则继续执行，若不能，则将所述预设需求时期自动推迟到所述最少时期；
人工预设算法参数，并选择排产原则，其中，所述算法参数包括每个产品分解切片大小的上限和每个产品的重要度；
在所述每个产品分解切片大小的上限内，按照随机公式生成每个产品当前次切边大小，按照所述重要度依次对每个产品的需求进行切片，并对当前次轮到的产品按照所述每个产品参数展开并准备排产；
选择生产时期和设备，将切片后的产品自BOM底层零件向上排产；以及
判断是否全部需求均生产完毕或均无法排产，若是，则结束算法并输出结果，若不是，则继续下一产品的排产。


2.根据权利要求1所述的考虑时空约束的多层级产品生产调度方法，其特征在于，导入所述外部需求数据和所述每个产品参数后，通过嵌套迭代推算所述最小生产时期，使得所述最小生产时期与导入的所述外部需求数据中预设需求时期进行对比。


3.根据权利要求1所述的考虑时空约束的多层级产品生产调度方法，其特征在于，所述排产原则由使用者根据生产实际条件自主选择，包括尽早生产、准时生产和尽早生产及准时生产的混合排产。


4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑力，张灿荣，郝信烨，王强，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11