一种用于工业4.0环境下车间作业调度问题的分布式Max-sum算法制造技术

本发明专利技术公开了一种用于工业4.0中车间作业调度问题的分布式Max

【技术实现步骤摘要】
一种用于工业4.0环境下车间作业调度问题的分布式Max
‑
sum算法


[0001]本专利技术涉及车间作业调度
，具体涉及一种用于工业4.0环境下车间作业调度问题的分布式Max
‑
sum算法。

技术介绍

[0002]随着工业4.0的兴起，当今制造业也展现出了新的特点：更短的产品生命周期、高度定制的产品和激烈的全球竞争的挑战。在工业4.0的模块化结构化智能工厂中，网络物理系统(CPS)监控物理过程，创建物理世界的虚拟副本，并做出分散的决策。CPS实时地与彼此进行通信和合作，将物理世界和虚拟世界融合在一起，将计算模拟过程和物理真实过程融合在一起。计算模拟过程可以根据计算优化的调度来控制实际生产过程，同时物理过程来调整虚拟调度模型。通过物联网(IoT)，可以将工作、机器、工具、机器人和人联系在一起，生成整个工厂的“大”数据，对工厂所有信息的网络控制和管理。
[0003]车间作业调度问题(Job
‑
Shop Scheduling Problem：JSP)是一个优化问题，其中各种制造作业在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于工业4.0环境下车间作业调度问题的分布式Max
‑
sum算法，其特征在于，每台机器依据局部信息进行分布式调度，确定每个操作作业的开始时间，最小化最大完成时间；该分布式Max
‑
sum算法包括以下步骤：步骤一，建立作业车间调度问题模型，作为模型的目标函数，最小化最大完成时间；数学模型如下：min t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，t表示最后一个作业最晚完成的时刻，即最大完成时间，min表示取最小值；步骤二，确定作业车间调度问题的约束条件；作业约束是指每个作业都包含一系列需要按顺序执行的操作，操作时间固定且无法抢占；机器约束是指每台机器在任一时刻最多只能处理一个操作，且每个操作只能在一台机器上执行；数学模型如下：t
ij
‑
t
ij
‑1≥p
ij
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)t
‑
t
ij
≥p
ij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)(t
ij
‑
t
hk
≥p
hk
)∨(t
hk
‑
t
ij
≥p
ij
)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，t
ij
表示作业J
i
的操作o
ij
的开始时刻，t
ij
‑1表示作业J
i
的操作o
ij
‑1的开始时刻，t
hk
表示作业J
h
的操作o
hk
的开始时刻，p
ij
表示操作o
ij
所用时间，p
ij
‑1表示操作o
ij
‑1所用时间，p
hk
表示操作o
hk
所用时间；其中式(2)表示作业的一系列需要按顺序执行，作业J
i
的操作o
ij
必须在前一个操作o
ij
‑1传输完成之后才能进行；式(3)表示最晚传输完成的时刻一定在所有操作都完成之后；式(4)表示每台机器在任一时刻最多只能处理一个操作；如果操作o
ij
和o
hk
在同一台机器上处理，这两个操作不冲突的约束条件为，操作o
ij
在o
hk
开始之前完成传输或者操作o
hk
在o
ij
开始之前完成传输；步骤三，将作业车间调度问题的约束条件转化为Max
‑
sum算法的函数节点F
j
，将每个操作的开始时间作为变量节点x
i
；根据式(1)
‑
式(4)所表示的优化目标和约束函数，将Max
‑
sum算法应用到作业车间调度问题上；使用Max
‑
sum算法进行调度就是确定每个操作的开始时间，从而使最大完工时间最小；把每个操作o
ij
的开始时间t
ij
作为变量节点x
i
，把开始时间之间的约束函数，即式(2)至式(4)，作为函数节点F
j
，在变量节点和函数节点之间进行消息传递；数学模型表示如下：传递；数学模型表示如下：
式中，f(t
ij
,t
ij
‑1,t)表示同一个作业的操作开始时间之间的先后次序约束；f(t
ij
,t)表示最大完工时间和各操作开始时间之间的先后次序约束；a(t
ij
,t
hk

【专利技术属性】
技术研发人员：余祺，王宇涵，孙景昊，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：