资源对称型分布式车间综合调度方法技术

本发明专利技术提出资源对称型分布式车间综合调度方法。本发明专利技术针对目前多品种、小批量复杂产品的分布式二车间综合调度问题中，因为没有充分考虑复杂产品属性结构和车间设备资源的客观情况，出现了增加产品的时间成本和降低车间平均设备利用率的问题，提出了工艺树循环分解的分布式二车间综合调度方法。所述方法首先提出了基于子树循环分解的车间调度方案，进一步提高了工序连续加工的紧密度；其次提出了以车间加工均衡为原则的工序分配方案，在保证工序并行加工优势的基础上，有效也减少了设备资源的空闲时间，进而优化了二车间综合调度的整体效果。通过与现有的所有分布式二车间综合调度方法的对比分析，本发明专利技术的调度效果更佳。本发明专利技术的调度效果更佳。本发明专利技术的调度效果更佳。

【技术实现步骤摘要】
资源对称型分布式车间综合调度方法


[0001]本专利技术属于计算机集成制造
，特别是涉及资源对称型分布式车间综合调度方法。

技术介绍

[0002]分布式制造作为一种重要的生产模式，其生产效率、经济效益和社会效益一直都是专家和学者关注的问题。但是由于各个工厂间的生产规模、生产能力和地域差别较大，因此分布式调度问题主要研究工件的分配问题和调度问题，以实现调度效果的更优。
[0003]但是，目前在资源对称型的分布式二车间综合调度问题中，所有研究成果包括两车间可调度工序均衡处理调度方法、基于拟关键路径法的调度方法、基于邻域渲染的调度方法和基于择时的调度方法。但是，两车间可调度工序均衡处理调度方法只注重可调度工序的横向并行处理，忽略了调度方法在纵向调度效果的重要性，从而影响了工序在纵向加工的紧密性。基于拟关键路径法的调度方法只注重工序的纵向加工，忽略了非关键路径上其他工序的连续加工性，而且当处在长路径上的多个工序被分配到不同车间的时候，势必增加了工序的迁移次数。在基于邻域渲染的调度方法中的设备均衡策略会在两个车间之间产生不必要的工序迁移，对关键工序采用的长路径和长用时策略也降低了工序间的并行性，而且无论待调度工序与调度工序是紧前紧后约束关系还是相同紧后约束关系，都存在设备利用率不高的问题。在基于择时的调度方法中无论是调度序列还是分配方案都以工序的加工用时为主要考虑因素，不仅忽略了综合调度的并行处理优势，而且没有充分考虑到设备资源的利用情况，甚至出现了设备完全闲置的问题。
[0004]综上所述，目前资源对称型分布式二车间的综合调度主要存在以下问题：
[0005]1.综合调度问题属于NP
‑
Hard问题，现有二车间的综合调度方法中工序连续加工的力度可进一步提高；
[0006]2.综合调度优化目标在最小化时间成本的基础上，没能充分而全面的考虑复杂产品自身属性和车间设备资源客观情况的综合利用，从而增加了工序的迁移；
[0007]3.车间中的设备资源存在利用率较低，甚至是闲置的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术目的是为了解决现有的技术问题，提出了资源对称型分布式车间综合调度方法。本专利技术所述方法在“加工和装配同步进行”的单件或小批树形结构复杂产品的分布式调度过程中，以“工序”和“设备”为双重优化对象，同步实现了产品时间成本更少和二车间设备平均利用率更高的优化效果。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出资源对称型分布式车间综合调度方法，所述方法具体为：
[0010]从复杂产品工艺树前后工序整体关系考虑，利用子树循环分解策略将工艺树分解为若干个可以一同调度的工序串；
[0011]以设备对应加工的工序数量为基准，将工序的层优先级、设备优先级和约束度因素全部作为影响调度结果的考量因素，根据工序权重值调度策略按照权重值由高到低的顺序依次调度在子树循环分解后形成的工序串；
[0012]以两个车间加工用时之差为基准，以待加入工序串与待分配车间预加工后形成的加工用时与另外一个车间当前的加工用时差值最小为依据，根据车间均衡分配策略分配待调度工序串，从而实现两车间调度均衡。
[0013]进一步地，所述方法将树状结构复杂产品的n道工序分配到2个车间f1和f2中，每个车间以一定的顺序共同加工完成复杂产品；每个车间拥有m台机器，且具有独立加工完成每道工序的能力。
[0014]进一步地，所述方法的约束条件包括：
[0015](1)用树形结构表示复杂产品的加工工艺，以节点表示加工工序；
[0016](2)每个工序节点的属性信息包括：工序序号、设备序号和加工用时；
[0017](3)工序的加工和装配统一称为加工；
[0018](4)工序和设备具有唯一匹配性，但工序与车间具有选择性；
[0019](5)工序之间存在约束关系，在一道工序连续加工完成后，其后序约束工序才可以开始加工；
[0020](6)同一车间内不存在相同设备，每道工序被分配到两个车间的几率相同，且加工用时不变；
[0021](7)工序迁移的条件：当某一工序与其直接约束关系工序被分配到两个车间分别进行加工的时候，则发生工序迁移；
[0022](8)车间内所有工序加工完毕后的总时间为此车间的完工时间。
[0023]进一步地，所述子树循环分解策略是通过对分枝数和叶节点工序属性的循环判断，将复杂产品工艺树中的根子树分解为若干个子树工序串，对于这些分解后形成的子树工序串，其内部又是具有紧前紧后约束关系的一组子树。
[0024]进一步地，所述子树循环分解策略具体操作流程为：
[0025]Step1：将复杂产品工艺树依据工序间的约束关系简化为有向图；
[0026]Step2：循环分解：
[0027](1)判断工艺树的分枝是否唯一，是，则不符合复杂产品的条件，结束退出；否，则将工艺树的分枝根节点作为割集，分解工艺树，建立子树工序串；
[0028](2)判断子树工序串是否为叶节点工序，是，分解结束；否，重复(1)；
[0029]Step3：根据确定的割集将复杂产品工艺树分解为若干子树工序串。
[0030]进一步地，所述工序权重值调度策略的具体操作流程为：
[0031]Step1：根据复杂产品工艺树的结构特征，确定工艺树的层序，计算各个工序的层优先级；
[0032]Step2：根据复杂产品工艺树的属性特征，计算各个工序的设备优先级、约束度和权重值；
[0033]Step3：确定除根节点以外的权重值最高的工序所在的工序串；
[0034]Step4：判断工序串是否唯一：是，则转Step5；否，则按照工序的层优先级由高到低的顺序调度其所在的工序串；
[0035]Step5：判断工序串是否存在最佳调度时刻：是，则在最佳时刻调度此工序串；否，则转Step6；
[0036]Step6：调度权重值较低的工序所在的工序串；
[0037]Step7：判断复杂产品工艺树分解形成的各个工序串是否已经全都调度，是，则转Step8；否，则转Step4；
[0038]Step8：建立工序串调度序列，调度结束。
[0039]进一步地，在车间均衡分配策略中，设p
i
表示工序串序列中第i个工序串，T
pi
表示工序i所在工序串的加工用时，表示权重值最大的工序所在的工序串，表示车间f1当前时刻的加工时间，表示车间f2当前时刻的加工时间，表示当前时刻两个车间之间的加工用时之差，则车间均衡分配策略是：minL
Δt
。
[0040]进一步地，所述车间均衡分配策略操作流程具体为：
[0041]Step1：初始时刻，两个车间均处于待加工状态，此时
[0042]Step2：初始化L
Δt
＝0；
[0043]Step3：在工序串调度序列中，将工序串分配到任意一个车间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.资源对称型分布式车间综合调度方法，其特征在于，所述方法具体为：从复杂产品工艺树前后工序整体关系考虑，利用子树循环分解策略将工艺树分解为若干个可以一同调度的工序串；以设备对应加工的工序数量为基准，将工序的层优先级、设备优先级和约束度因素全部作为影响调度结果的考量因素，根据工序权重值调度策略按照权重值由高到低的顺序依次调度在子树循环分解后形成的工序串；以两个车间加工用时之差为基准，以待加入工序串与待分配车间预加工后形成的加工用时与另外一个车间当前的加工用时差值最小为依据，根据车间均衡分配策略分配待调度工序串，从而实现两车间调度均衡。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法将树状结构复杂产品的n道工序分配到2个车间f1和f2中，每个车间以一定的顺序共同加工完成复杂产品；每个车间拥有m台机器，且具有独立加工完成每道工序的能力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法的约束条件包括：(1)用树形结构表示复杂产品的加工工艺，以节点表示加工工序；(2)每个工序节点的属性信息包括：工序序号、设备序号和加工用时；(3)工序的加工和装配统一称为加工；(4)工序和设备具有唯一匹配性，但工序与车间具有选择性；(5)工序之间存在约束关系，在一道工序连续加工完成后，其后序约束工序才可以开始加工；(6)同一车间内不存在相同设备，每道工序被分配到两个车间的几率相同，且加工用时不变；(7)工序迁移的条件：当某一工序与其直接约束关系工序被分配到两个车间分别进行加工的时候，则发生工序迁移；(8)车间内所有工序加工完毕后的总时间为此车间的完工时间。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子树循环分解策略是通过对分枝数和叶节点工序属性的循环判断，将复杂产品工艺树中的根子树分解为若干个子树工序串，对于这些分解后形成的子树工序串，其内部又是具有紧前紧后约束关系的一组子树。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述子树循环分解策略具体操作流程为：Step1：将复杂产品工艺树依据工序间的约束关系简化为有向图；Step2：循环分解：(1)判断工艺树的分枝是否唯一，是，则不符合复杂产品的条件，结束退出；否，则将工艺树的分枝根节点作为割集，分解工艺树，建立子树工序串；(2)判断子树工序串是否为叶节点工序，是，分解结束；否，重复(1)；Step3：根据确定的割集将复杂产品工艺树分解为若干子树工序串。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，侯锟，滕鑫鹏，李丽颖，孙宏宇，周芃玮，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：