一种柔性作业车间调度系统技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性作业车间调度系统，涉及车间柔性作业调度技术领域，通过设置车间数据收集模块用于预先收集车间的生产基础数据；设置批量划分模块在对工序进行调度前，通过随机分批的方式将工件进行批量划分；设置优化目标选择模块在对工序进行调度前，根据车间实际需求，选择调度的优化目标并计算优化目标的优化系数；设置数据整合模块根据最终优化目标以及生产基础数据生成规划模型；设置算法求解模块使用规划求解方法求解车间柔性作业的调度方案；设置调度结果输出模块将调度方案进行可视化展示；提高了工件加工效率并更易于实施。施。施。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性作业车间调度系统


[0001]本专利技术属于车间作业领域，涉及柔性车间作业调度技术，具体是一种柔性作业车间调度系统。

技术介绍

[0002]车间调度是制造系统生产问题的核心，企业需采用较优的车间生产调度方案，以缩短产品的生产时间，提高生产效率，进而获得更大的效益。在车间实际生产过程中，通常采用柔性调度的方式，且工件通常是多品种批量生产的。在开始加工之前，需要进行工件安装、刀具更换等生产准备工作；进一步的为了增加生产过程中的柔性，往往还会对工件进行分批加工；
[0003]而目前广泛采用的是等量分批方法，每种工件分为固定的子批，由于每种工件的子批批量是固定的，无法根据机器的实际负荷情况进行调整，会影响车间的生产效率；
[0004]且目前大多数的规划方法是以单优化目标作为目标函数，或简单的使用预设的比例系数作为权重，并未根据实际情况的对权重值进行分配；
[0005]为此，提出一种柔性作业车间调度系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种柔性作业车间调度系统，该一种柔性作业车间调度系统通过提出随机分批算法对工件进行分批，并对多优化目标提出具体的权重计算方法；提高了工件加工效率并更易于实施。
[0007]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种柔性作业车间调度系统，包括车间数据收集模块、批量划分模块、优化目标选择模块、数据整合模块、算法求解模块以及调度结果输出模块；其中，各个模块之间通过电气方式连接；
[0008]其中，所述车间数据收集模块主要用于预先收集车间的生产基础数据；
[0009]其中，所述的生产基础数据是为解决车间多项优化目标，而构造出的规划问题中所需要的数据；具体的，所述生产基础数据包括工件数据以及机器数据；
[0010]其中，工件数据包括工件种类、工序数、每种工件的批量、批次数、工件每道工序可选择的机器以及相应的加工时间；机器数据包括车间内的可执行工序的机器数量、每台机器每道工序产生的负荷以及为车间增加的成本；所述的车间数据收集模块将收集的生产基础数据发送至数据整合模块；
[0011]其中，所述批量划分模块主要用于在对工序进行调度前，通过随机分批的方式将工件进行批量划分；
[0012]所述批量划分模块将工件进行划分包括以下步骤：
[0013]步骤S1：将待批量加工的同类工件的数量标记为n，将预设的工件最大子批数标记为N；
[0014]步骤S2：随机生成一个整数p，作为工件的批次个数；可以理解的，1≤p≤N；
[0015]步骤S3：随机为每个批次生成一个整数Sj；其中，0<Sj≤n
‑
m，m的初始值为0，j为每个批次的序号，j的初始值为0；
[0016]步骤S4：对m进行重新赋值为m+Sj；判断m的值是否满足条件：m+p
‑
j≤n，若满足条件，执行步骤S5；否则对m进行赋值为m
‑
s；并重新执行步骤S3；
[0017]步骤S5：判断j的值是否满足条件j＝p；若满足，则结束工件批次划分；否则，将j值重新赋值为j+1；并返回步骤S3；
[0018]所述批量划分模块将工件的每一批次的划分数量发送至数据整合模块；
[0019]其中，所述优化目标选择模块主要用于在对工序进行调度前，根据车间实际需求，选择调度的优化目标；
[0020]其中，所述调度的优化目标包括一次调度的完整过程中，工件的最大完成时间、机器的总负荷以及车间的总生产成本；
[0021]所述优化目标选择模块计算每个优化目标的优化系数包括以下步骤：
[0022]步骤P1：对于工件的最大完成时间的优化目标，计算每个工件的单位时间价格；所述单位时间价格即每个工件的售卖价格除以工件的完成时间的历史平均值；将工件单位时间价格标记为W1；
[0023]步骤P2：对于机器的总负荷的优化目标，计算每类机器的单位加工价格；所述单位加工价格为机器的价格除以预先统计可加工次数；将所有机器的单位加工价格进行累加；获得总单位加工价格；将总单位加工价格标记为W2；
[0024]步骤P3：对于车间的总生产成本的优化目标，根据车间实际情况，计算每个工件的平均生产成本；将平均生产成本标记为W3；
[0025]步骤P4：将工件单位时间价格W1、总单位加工价格W2以及平均生产成本W3进行归一化，分别作为工件的最大完成时间、机器的总负荷以及车间的总生产成本的优化系数；
[0026]在进行加工调度前，工作人员预先根据实际需求从三项优化目标中选择不少于一项作为最终优化目标；
[0027]所述优化目标选择模块将优化系数以及工作人员的最终优化目标发送至数据整合模块；
[0028]其中，所述数据整合模块主要用于根据最终优化目标以及生产基础数据生成规划模型；
[0029]具体的，所述数据整合模块生成规划模型包括以下步骤：
[0030]步骤Q1：所述数据整合模块将最终优化目标中的优化目标标记为i，将优化目标i对应的优化系数标记为Wi；
[0031]步骤Q2：对于优化目标i，根据每一个批次的待加工的工件数量、工件数据以及机器数据，使用传统的柔性作业车间调度问题的模型建立方法，建立对应的优化目标函数以及约束条件集合；将优化目标i的优化目标函数标记为fi；将约束条件集合标记为Gi；
[0032]步骤Q3：生成最终优化目标函数f；其中，f＝∑
i
fi；
[0033]步骤Q4：生成最终约束条件集合G，其中约束条件集合G为所有约束条件集合Gi的并集；
[0034]所述数据整合模块将最终优化目标f以及最终约束条件集合G发送至算法求解模块；
[0035]其中，所述算法求解模块主要用于使用规划求解方法求解车间柔性作业的调度方案；
[0036]所述算法求解模块求解间柔性作业的调度方案的方式为：将最终优化目标函数f作为优化目标，最终约束条件集合G作为约束条件；构造出规划模型；通过蚁群优化算法、遗传算法以及粒子群算法中的一个，求解出车间柔性作业的调度方案；所述算法求解模块将调度方案发送至调度结果输出模块；
[0037]其中，所述调度结果输出模块主要用于将调度方案进行可视化展示；
[0038]所述调度结果输出模块对调度方案进行可视化展示的方式为：所述调度结果输出模块将柔性作业的调度方案发送至操作机器的员工的移动设备，并将调度顺序转化为甘特图的形式；通过移动设备向操作机器的员工展示调度顺序的甘特图。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040]1、本专利技术提出了对工件进行随机分批的分批算法，避免了因等量分批方法导致无法根据机器的实际负荷情况进行调整，进一步导致生产效率低下的问题；
[0041]2、本专利技术针对车间生产具有多个优化目标的场景，提出对应的解决方案，更贴合实际的生产场景并更容易进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性作业车间调度系统，其特征在于，包括车间数据收集模块、批量划分模块、优化目标选择模块、数据整合模块、算法求解模块以及调度结果输出模块；其中，各个模块之间通过电气方式连接；所述车间数据收集模块预先收集车间的生产基础数据；并将收集的生产基础数据发送至数据整合模块；所述生产基础数据包括工件数据以及机器数据；所述批量划分模块在对工序进行调度前，通过随机分批的方式将工件进行批量划分；并将工件的每一批次的划分数量发送至数据整合模块；所述优化目标选择模块在对工序进行调度前，根据车间加工历史数据，选择调度的优化目标并计算每个优化目标的优化系数；并将优化系数以及工作人员的最终优化目标发送至数据整合模块；所述数据整合模块根据最终优化目标以及生产基础数据生成规划模型中的最终优化目标f以及最终约束条件集合G；并将最终优化目标f以及最终约束条件集合G发送至算法求解模块；所述算法求解模块使用规划求解方法求解车间柔性作业的调度方案；并将调度方案发送至调度结果输出模块；所述调度结果输出模块将调度方案进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的一种柔性作业车间调度系统，其特征在于，所述工件数据包括工件种类、工序数、每种工件的批量、批次数、工件每道工序可选择的机器以及相应的加工时间。3.根据权利要求1所述的一种柔性作业车间调度系统，其特征在于，所述机器数据包括车间内的可执行工序的机器数量、每台机器每道工序产生的负荷以及为车间增加的成本。4.根据权利要求1所述的一种柔性作业车间调度系统，其特征在于，所述批量划分模块将工件进行划分包括以下步骤：步骤S1：将待批量加工的同类工件的数量标记为n，将预设的工件最大子批数标记为N；步骤S2：随机生成一个整数p，作为工件的批次个数；步骤S3：随机为每个批次生成一个整数Sj；其中，0<Sj≤n
‑
m，m的初始值为0，j为每个批次的序号，j的初始值为0；步骤S4：对m进行重新赋值为m+Sj；判断m的值是否满足：m+p
‑
j≤n，若满足条件，执行步骤S5；否则对m进行赋值为m
‑
s；并重新执行步骤S3；步骤S5：判断j的值是否满足条件j＝p；若满足，则结束工件批次划分；否则，将j值重新赋值为j+1；并返回步骤S3。5.根据权利要求1所述的一种柔性作业车间调度系统，其特征在于，所述调度的优化目标包括一次调度的完整过程中，工件的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光明，
申请(专利权)人：北京腾华宇航智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：