CN104678959A - 便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法 - Google Patents

便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法 Download PDF

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Abstract

便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法。为了快速实现产品分解，达到不同设备多车间单件复杂产品综合调度时，各车间任务合理分配调度的目的，提出一种便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，该方法主要包括如下步骤：选取产品工艺树中未进入部件的工序中动态关键路径最长的工序，作为新部件初始工序，以与新建部件内工序构成紧前紧后关系的工序作为被选的连通工序；部件连通工序选择，优先判断新建部件紧后工序，同一部件工序集合中避免出现需要在不同固定车间加工的特殊工序，即避免出现对立，除相连单一工序外，避免工序集合内的不同工序使用相同设备。本发明用于不同设备多车间综合调度的部件分解方法。

Description

便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法
技术领域：
本发明涉及一种便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法。
背景技术：
调度问题是最困难的组合优化问题和非确定性多项式困难问题，当今企业的生产对象中，多品种小批量产品已成为主流。为避免割裂多品种小批量产品、特别是具有树状结构的复杂单产品内在的加工和装配并行处理关系，影响产品制造效率，提出了产品加工和装配一同处理的综合调度。随着产生环境的多样化，综合调度研究由单车间问题转向更实用、更复杂的多车间分布式调度。虽然国内外对分布式调度已有研究，但并非属于综合调度范畴。目前分布式综合调度研究成果较少，只有基于拟关键路径的二车间综合调度算法，以及两车间可调度工序均衡处理的综合调度算法。
快速实现产品分解，达到多车间任务合理分配，是实现有效多车间综合调度的前提。目前已提出的基于拟关键路径的二车间综合调度算法，根据工序不同入度进行产品工艺树分解，产品分解部分大小悬殊，不便车间均衡调度；已提出的两车间可调度工序均衡处理的综合调度算法，根据可调度工序不同的调度批次进行均衡分解，以前批工序最晚结束时间为下一批工序的开始时间，浪费较多的设备资源。而且这两种算法的工艺树分解，不能预先完成，而是穿插于工序的调度过程，使调度过程繁琐；此外这两种算法仅限于车间资源对称情况，对于存在不同设备即非对称资源的多个车间情况并没有考虑。
本发明从解决以上产品分解方法不足出发，可实现预先完成产品较均衡的部件分解，方便后续调度合理利用设备资源，而且提出的部件，每一个都是连通工序成片安排到同一车间处理，对控制迁移次数也有一定的辅助作用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，使部件划分过程便于操作，方便了不同设备多车间的任务分配。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，该方法主要包括如下步骤：选取产品工艺树中未进入部件的工序中动态关键路径最长的工序，作为新部件初始工序，以与新建部件内工序构成紧前紧后关系的工序作为被选的连通工序；部件连通工序选择，优先判断新建部件紧后工序，同一部件工序集合中避免出现需要在不同固定车间加工的特殊工序，即避免出现对立，除相连单一工序外，避免工序集合内的不同工序使用相同设备。
所述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，所述的不同设备车间：不同地点的多个车间各已有设备品种单一，将已有的设备分为两类，一类在全部车间都存在即对称设备；另一类只在特有车间存在即非对称设备。
所述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，所述的特殊工序：需要在多车间的非对称设备上加工的工序；拥有特殊工序的部件需分配到对应的非对称设备所在的固定车间调度。
所述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，所述的相连单一工序：其紧后工序属于当前部件，且其紧前工序不存在或已经划分到其他部件内的工序，此类工序与当前部件中工序使用的设备相同或者不同。
有益效果：
1. 本发明方法的划分过程中，每一个新建部件的初始工序明确，循环规则明确，部件连通工序的选择条件明确，使得划分操作的目标清晰，确保每个工序都被划入相应部件，且便于操作。
本发明方法的部件划分结果，可在产品所有工序确定加工车间之前预先得出，且部件大小较均匀，可方便不同车间部件连续均衡分配。
附图说明：
附图1是本发明的详细步骤流程图。
附图2是本发明使用的复杂产品加工树图例。
具体实施方式：
实施例1：
一种便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，其特征是:该方法主要包括如下步骤：选取产品工艺树中未进入部件的工序中动态关键路径最长的工序，作为新部件初始工序，以与新建部件内工序构成紧前紧后关系的工序作为被选的连通工序；部件连通工序选择，优先判断新建部件紧后工序，同一部件工序集合中避免出现需要在不同固定车间加工的特殊工序，即避免出现对立，除相连单一工序外，避免工序集合内的不同工序使用相同设备。
实施例2：
上述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，所述的分解方法实现时所需对具体名词进行定义。
为方便理解以部分连通工序为部件的概念和以部件整体作为处理单位的思想，同时便于部件划分策略的具体设计过程，现将如下名词进行详细定义：
定义1 部件：准备整体处理的工序集合，其中工序的图形结构是连通的，（注：本方法中的部件不是具有明确意义的部分产品，而是为方便分布式设备资源加工对产品分解的一部分）。
定义2 不同设备多车间：不同地点的多个车间各已有设备品种单一，将已有的设备分为两类，一类在全部车间都存在即对称设备；另一类只在特有车间存在即非对称设备。
定义3 特殊工序：需要在多车间的非对称设备上加工的工序；拥有特殊工序的部件需分配到对应的非对称设备所在的固定车间调度。
定义4 对立：为避免多个车间的特殊工序划分不当导致难以加工的问题，设立的部件工序划分标准之一，多个车间特殊工序在部件划分时是对立的，即选择工序时，要避免同一部件中出现需要在不同固定车间加工的特殊工序的情况。
定义5 相连单一工序：其紧后工序属于当前部件且其紧前工序不存在或已经划分到其他部件内的工序，此类工序与当前部件中工序使用的设备可能相同。
实施例3：
上述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，所述的分解方法实现时所需的工序属性。
由于部件中工序属性直接影响部件划分的复杂性和在多车间进行调度运算的复杂性，因此进行如下工序属性设置：
A：表示工序。
F：表示工序A的紧前工序。
C：表示工序A的紧后工序。
M：表示工序A使用的设备。
L：表示工序A的工序路径长度：从工序A开始到产品根节点的路径上，所有节点工序加工时间的总和（包括工序A的加工时间）。
Z：表示工序A是否划分进入部件的状态标记：当Z=0时，表示工序A未划分，所有工序在初始时刻；当Z=1时，表示工序A已划分进入部件，所有工序划分完毕。
B：表示工序经过划分所进入的部件标记：初始时刻B=0，每开始划分一个部件时，将所有Z=0的工序进行B++。
实施例4：
上述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，所述的在进行部件连通工序选择时，构造基本条件。
合理控制部件的大小及其内部工序的各种属性，不但有助于划分过程的简便，使得划分所得目标清晰，而且便于各不同设备车间分配调度任务，因此构造选择连通工序的基本条件如下：
Q 1 ：表示所要判断的工序与正在划分的部件的内部工序不存在对立：若正在划分的部件内已经存在某一固定车间的特殊工序时，所要判断的工序的不能为其他固定车间的特殊工序。
Q 2 ：表示所要判断的工序与正在划分的部件的内部工序使用设备不相同：所要判断的工序的M值与正在划分的部件的内部工序的所有M值，皆不相等。
Q 3 ：表示所要判断的工序是相连单一工序：所要判断的工序不存在紧前工序F；或者，所要判断的工序存在紧前工序F，但紧前工序F的划分状态Z=1，且所要判断的工序的B值大于紧前工序F的B值。
其中：Q 1 与Q 2 中描述的正在划分的部件的内部工序是指工序属性中Z=1且B值最大的所有工序。
实施例5：
上述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，所述的分解方法具体实施步骤如下：
Step1. 输入产品工序属性和可变属性初值，A：F / C / M / L / Z / B，其中Z=0，B=0。
判断是否存在Z=0的工序？若不存在，则进行Step11；若存在，对所有Z=0的工序进行B++，并将其中L最大的任意工序的Z=1。
判断当前正在划分的部件的内部工序存在Z=0的紧后工序？若不存在，当前部件划分完毕。转Step2。
判断该紧后工序满足条件Q 1 为真？若是，则Step5；若否，当前部件划分完毕，转Step2。
判断当前正在划分的部件的内部工序仅为1个？若是，该紧后工序的划分状态更改为Z=1，转Step7。
判断该紧后工序满足条件Q 2 为真？若否，当前部件划分完毕。转Step2。若是，该紧后工序的划分状态更改为Z=1。
判断当前正在划分的部件的内部工序存在满足条件（（Z=0）∧Q 1 ∧（Q 3 ∨Q 2 ））为真的紧前工序？若存在，则Step8；若不存在，则转Step3。
判断当前正在划分的部件的内部工序存在满足条件（（Z=0）∧Q 1 ∧Q 3 ）为真的紧前工序？若不存在，则Step9；若存在，则将这些紧前工序的划分状态更改为Z=1，进行Step9。
判断当前正在划分的部件的内部工序存在满足条件（（Z=0）∧Q 1 ∧Q 2 ）为真的紧前工序？若不存在，则转Step7，若存在，则Step10。
判断所使用的不同设备上的工序唯一？若唯一，将使用不同设备的工序的划分状态更改为Z=1，转Step7；若不唯一，将不同设备上的工序任选一个，更改其划分状态Z=1，转Step7。
所有工序Z=1，工序经过划分所进入的部件均以编号完毕。
实施例6：
上述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，本技术主要针对的产品对象为具有复杂树状结构的单件小批量产品，为其在不同设备资源的多车间进行综合调度时，提供方便有效的部件分解方法，具有普遍性。如附图2所示的复杂树状结构产品，在具有不同设备资源的三个车间上进行调度，其设备资源分别为：车间一（M1,M2,M3,M5），车间二（M1,M2,M4,M5），车间三（M1,M2,M3,M4,M5）。通过本技术可知非对称设备为M3与M4，对称设备为M1、M2和M5，在M3与M4设备上进行加工的特殊工序只能分配到固定的车间一与车间三，在M1、M2和M5设备上进行加工的非特殊工序可分配到任意车间，采用本技术可得出部件分解的结果：B=1的工序构成部件（A1,A2,A3），B=2的工序构成部件（A9,A10,A11,A12），B=3的工序构成部件（A4,A5,A7,A6），B=4的工序构成部件（A15,A16,A17），B=5的工序构成部件（A18,A19,A20,A8,A14,A13），B=6的工序构成部件（A21,A22）。分解得到的六个部件，可分别整体作为任务调度的处理单位选择合适的车间加工，且部件内部的工序之间不存在任何加工迁移。
因此，本发明提出的不同设备多车间综合调度部件分解方法，方便快速，为后续各车间任务均衡配调度和产品尽早制造完成创造了有利条件。

Claims (4)

1.一种便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，其特征是：该方法主要包括如下步骤：选取产品工艺树中未进入部件的工序中动态关键路径最长的工序，作为新部件初始工序，以与新建部件内工序构成紧前紧后关系的工序作为备选的连通工序；部件连通工序选择，优先判断新建部件紧后工序，同一部件工序集合中避免出现需要在不同固定车间加工的特殊工序，即避免出现对立，除相连单一工序外，避免工序集合内的不同工序使用相同设备。
2.根据权利要求1所述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，其特征是：所述的不同设备车间：不同地点的多个车间各已有设备品种单一，将已有的设备分为两类，一类在全部车间都存在即对称设备；另一类只在特有车间存在即非对称设备。
3.根据权利要求1所述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，其特征是：所述的特殊工序：需要在多车间的非对称设备上加工的工序；拥有特殊工序的部件需分配到对应的非对称设备所在的固定车间调度。
4.根据权利要求1或2或3所述的便于不同设备多车间综合调度的部件分解方法，其特征是：所述的相连单一工序：其紧后工序属于当前部件，且其紧前工序不存在或已经划分到其他部件内的工序，此类工序与当前部件中工序使用的设备相同或者不同。
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