一种带有作业族的作业车间调度方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带有作业族的作业车间调度方法及装置，以最小化作业族的总完成时间和总成本为调度目标，建立执行模式包括替换模式和修复模式的作业车间调度模型，以解决执行模式选择、替换作业分配和排序、修复机器分配和操作排序等三个问题，并采用改进的人工蜂群算法求解得到最优调度方案，所获得的最优调度方案优于现有技术所获得的最优调度方案。方案优于现有技术所获得的最优调度方案。方案优于现有技术所获得的最优调度方案。

【技术实现步骤摘要】
一种带有作业族的作业车间调度方法及装置


[0001]本申请属于生产调度
，尤其涉及一种带有作业族的作业车间调度方法及装置。

技术介绍

[0002]再制造是将废旧产品(end
‑
of
‑
life，简称EOL)拆卸为组件，并使用先进技术对拆卸组件进行再加工，最后将再加工组件组装成再制造产品的过程。经过表面工程技术的加工和专用设备的处理，再制造产品具有与新产品相同的质量，从而实现绿色、循环、低碳的目标。与新产品相比，再制造产品的成本仅为50％，能源消耗仅为40％，原材料消耗仅为30％，污染排放不超过20％。因此，再制造产业因在减少资源消耗和碳排放上可以发挥巨大贡献，从而在全球范围内得到高度评价。
[0003]再制造被认为是一个工业过程，其涵盖了众多行业，如圆珠笔生产、个人电脑和汽车离合器组件等。再制造系统主要包括三个子系统：拆卸车间、再加工车间和再装配车间。其中，再加工车间是衔接拆卸车间和再装配车间的纽带，EOL产品的损坏组件在该车间中被加工成高质量的组件。经过再加工车间的处理，再加工组件和新组件在外观、可靠性和性能方面基本相同。当一个EOL产品的组件被再加工以及再装配时，该EOL产品的组件必须匹配在一起，因此一个EOL产品的组件构成了一个作业族。带有作业族的作业车间调度问题是一个重要的研究课题，目的是通过作业分配及操作排序以最小化作业族的完成时间。
[0004]在再制造过程中，从拆卸车间获得的组件的损坏情况各不相同，因此需要为每个组件选择合适的执行模式进行再加工，执行模式通常包括替换模式和修复模式，再制造操作可以通过替换模式或修复模式在不同的组件上得以实现。对于组件来说，修复组件的成本通常比替换组件的成本低，但需要更多的加工时间。因此，为每个组件选择合适的执行模式时，应综合评估工作族的总完成时间和总成本。
[0005]然而现有的调度模型大多仅考虑了时间因素，如作业族的总完成时间或者基于交货期的工作族的总延迟时间，没有考虑到调度过程中不同执行模式之间的权衡以及不同执行模式选择对调度方法的影响，调度方案还具有进一步改善的空间。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提出一种带有作业族的作业车间调度方法及装置，以最小化作业族的总完成时间和总成本为调度目标，考虑组件再加工的两种执行模式，以得到更佳的调度方案。
[0007]为了实现上述目的，本申请技术方案如下：
[0008]一种带有作业族的作业车间调度方法，包括：
[0009]以最小化作业族的总完成时间和总成本为调度目标，建立执行模式包括替换模式和修复模式的作业车间调度模型，所述调度模型的调度目标表示为：
[0010][0011][0012][0013]其中，JF
m
表示第m个作业族，m＝1,2,...,M，M为作业族的数量；e为执行模式索引，其中1代表替换模式，2代表修复模式；JCT
ie
表示选择以第e种执行模式加工第i个作业J
i
的完成时间，i＝1,2,
…
,I，I表示作业的数量；为二元变量，如果J
i
选择第e种执行模式进行加工，那么＝1；否则，n为操作员索引，n＝1,2,
…
,N，N表示操作员的数量；为二元变量，如果替换作业J
i
由第n个操作员进行加工，那么由第n个操作员进行加工，那么否则，否则，表示由第n个操作员加工的替换作业J
i
的替换成本；MA
k
表示第k个修复机器，k＝1,2,
…
,K，K为修复机器的数量；MS
il
表示用于加工O
il
的候选修复机器集合；O
il
表示修复作业J
i
的第l个操作，l＝1,2,...,L
i
，L
i
为修复作业J
i
的操作数量；为二元变量，如果修复操作O
il
由MA
k
进行加工，那么否则，否则，表示由MA
k
加工的修复操作O
il
的修复成本；TT
max
和TC
max
分别表示TT和TC的最大值，TT
min
和TC
min
分别表示TT和TC的最小值，ω1和ω2分别代表TT和TC的权重，其权重总和为1；
[0014]采用改进的人工蜂群算法，对建立的作业车间调度模型进行求解，输出适应度最高的调度方案，并按照所述适应度最高的调度方案安排再加工。
[0015]进一步的，所述改进的人工蜂群算法的每一个调度方案，采用三维编码来表示，所述三维编码的第一行表示有序排列的再加工作业，第二行表示再加工作业相应的执行模式，第三行表示操作员或修复机器。
[0016]进一步的，所述改进的人工蜂群算法，在雇佣蜂阶段，执行如下操作：
[0017]执行交叉算子与变异算子；
[0018]更新种群；
[0019]其中，交叉算子采用优先操作交叉，所述变异算子在第三行中随机选择几个位置，用候选操作员或修复机器替换选定的操作员或修复机器。
[0020]进一步的，所述改进的人工蜂群算法，在跟随蜂阶段，执行如下操作：
[0021]执行局部搜索策略；
[0022]更新种群；
[0023]其中，所述局部搜索策略包括四个局部搜索算子：单交换、单插入、双交换、双插入算子。
[0024]进一步的，所述改进的人工蜂群算法，在侦察蜂阶段，执行如下操作：
[0025]如果一个解在试验达到预设的试验次数后没有得到改善，那么就放弃这个解，并通过初始化解的过程，生成新解来替代被放弃的解。
[0026]进一步的，所述通过初始化解的过程，生成新解来替代被放弃的解，包括：
[0027]随机初始化得到预设数量的候选解，并将其中具有最大适应度值的候选解作为新
解，替换被放弃的解。
[0028]本申请还提出了一种带有作业族的作业车间调度装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，所述计算机指令被处理器执行时实现所述带有作业族的作业车间调度方法的步骤。
[0029]本申请提出了一种带有作业族的作业车间调度方法及装置，以最小化作业族的总完成时间和总成本为调度目标，建立执行模式包括替换模式和修复模式的作业车间调度模型，以解决执行模式选择、替换作业分配和排序、修复机器分配和操作排序等三个问题，并采用改进的人工蜂群算法求解得到最优调度方案，所获得的最优调度方案优于现有技术所获得的最优调度方案。
附图说明
[0030]图1为本申请带有作业族的作业车间调度方法流程图；
[0031]图2为本申请实施例作业车间调度示意图；
[0032]图3为本申请改进的人工蜂群算法流程图；
[0033]图4为本申请作业车间调度模型调度方案的三维编码示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有作业族的作业车间调度方法，其特征在于，所述带有作业族的作业车间调度方法，包括：以最小化作业族的总完成时间和总成本为调度目标，建立执行模式包括替换模式和修复模式的作业车间调度模型，所述调度模型的调度目标表示为：为：为：其中，JF
m
表示第m个作业族，m＝1,2,...,M，M为作业族的数量；e为执行模式索引，其中1代表替换模式，2代表修复模式；JCT
ie
表示选择以第e种执行模式加工第i个作业J
i
的完成时间，i＝1,2,
…
,I，I表示作业的数量；为二元变量，如果J
i
选择第e种执行模式进行加工，那么＝1；否则，n为操作员索引，n＝1,2,
…
,N，N表示操作员的数量；为二元变量，如果替换作业J
i
由第n个操作员进行加工，那么由第n个操作员进行加工，那么否则，否则，表示由第n个操作员加工的替换作业J
i
的替换成本；MA
k
表示第k个修复机器，k＝1,2,
…
,K，K为修复机器的数量；MS
il
表示用于加工O
il
的候选修复机器集合；O
il
表示修复作业J
i
的第l个操作，l＝1,2,...,L
i
，L
i
为修复作业J
i
的操作数量；为二元变量，如果修复操作O
il
由MA
k
进行加工，那么否则，否则，表示由MA
k
加工的修复操作O
il
的修复成本；TT
max
和TC
max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，陈洁，张文宇，金意伦，
申请(专利权)人：浙江财经大学，
类型：发明
国别省市：