CN104732355B - 设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法 - Google Patents

Abstract

设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法。目前设备驱动的综合调度方法没有考虑设备空闲时间段的利用，从而影响产品完成时间。本发明方法包括：采用建工序表的方式，把设备号、工序号和该工序路径长度作为三个属性，并以工序路径长度降序排列；当设备出现空闲时间段时，说明此时该设备没有可调度工序，则在表中按序找到需要该设备加工的不可调度工序，把该工序作为所求的拟优先加工工序；将该拟优先加工工序虚拟为根节点，确定其待加工路径；优先调度待加工路径上的工序，直至虚拟根节点加工完成，实现设备空闲时间段的缩短。本发明用于利用部分设备空闲时间段，从而缩短单件复杂产品完成时间。

Description

设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法

技术领域：

本发明涉及一种设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法。

背景技术：

对于树状结构的复杂单产品，如果采取先加工后装配的方式制造，必然割裂产品加工和装配内在可并行处理的关系，影响产品制造效率。于是，出现了树状结构的复杂单产品加工和装配一同处理的综合调度方法。综合调度方法采取同时加工和装配的方式制造，能提高产品生产的内在并行程度，使产品制造效率提高。

已有的设备驱动方法包括基于设备空闲事件驱动的综合调度算法，动态实质短路径设备驱动综合调度问题研究，基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解算法，基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度算法和可回退抢占的设备驱动综合调度算法等。这些方法都是空闲设备有可调度工序时，优先选择路径长度最长的工序加工，当最长路径不唯一时选择用时短的工序加工（即动态关键路径法）；当空闲设备没有可调度工序时，空闲设备闲置等待。

目前设备驱动的综合调度方法忽略了空闲设备闲置等待影响产品完成时间的问题。由于设备产生空闲等待的原因是需要它加工的工序都有紧前工序未加工完，于是为了缩短空闲等待时间，创新采取让空闲设备待加工的工序尽早加工的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，即让最早影响空闲设备的不可调度工序的紧前工序尽早加工。

发明内容：

本发明的目的是提供一种设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，该方法综合考虑了设备空闲时所有工序对它的影响，得出影响空闲设备最早的不可调度工序提前加工，可以使空闲设备等待时间缩短。该工序提前加工需要其紧前工序尽早加工完成，为此设置一种方法缩短空闲设备等待时间，提高设备利用率，使产品整体完成时间提前。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，该方法包括如下步骤：采用建工序表的方式，把设备号、工序号和该工序路径长度作为三个属性，并以工序路径长度降序排列；当设备出现空闲时间段时，说明此时该设备没有可调度工序，则在表中按序找到需要该设备加工的不可调度工序，把该工序作为所求的拟优先加工工序；确定该拟优先加工工序的待加工路径，将该拟优先加工工序虚拟为根节点，采用递归遍历的方法遍历其紧前工序，确定其待加工路径；优先调度待加工路径上的工序，直至虚拟根节点加工完成，实现设备空闲时间段的缩短。

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的调度方法具体实施步骤如下：

步骤1：以工序号，设备号和工序路径长度为属性建立工序表；

步骤2：计算各个工序的工序路径长度，并把相应数据记入表中；

步骤3：建表后按工序路径长度降序排列；

步骤4：根据工序之间的约束关系创建工艺树，每个节点包含三个要素，分别为工序号、设备号和该工序的加工时间；

步骤5：当所有设备都有可调度工序时，选择路径长度最长的工序加工；

步骤6：当最长路径不唯一时，选择用时短的工序加工；

步骤7：当某工序加工完成时，删除表中该工序的信息；

步骤8：当某设备出现空闲时间段时，按序查表找出需要该设备加工的第一个工序，该工序即为所找的拟优先加工工序；

步骤9：当多个设备同时出现空闲时间段时，分别查找它们的拟优先加工工序；

步骤10：将找到的拟优先加工工序作为虚拟根节点；

步骤11：采用递归遍历算法，遍历虚拟根节点的紧前工序；

步骤12：把遍历得到的工序节点记录下来，直到遍历入度为零的工序为止；

步骤13：计算每个虚拟根节点每条路径上工序总加工时间；

步骤14：比较路径长度，找出每个虚拟根节点的最短加工路径；

步骤15：比较每个虚拟根节点的最短加工路径，找出这些路径中加工时间最短的路径，把该路径作为待加工路径；

步骤16：按待加工路径动态调整调度工序，优先加工待加工路径上的工序，直到其对应的虚拟根节点加工完成；

步骤17：待加工路径调度结束后，删除表中加工完成的工序信息，并跳转步骤5；

步骤18：直至表为空，即所有工序调度完成；

步骤19：输出调度结果甘特图。

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的工序路径长度是根节点到该工序节点的路径长度，即路径上各工序加工时间和节点间通信时间总和。

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的拟优先加工工序是在设备空闲时，按序查表找出最先影响该设备空闲等待时间段的工序。

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的拟优先加工工序待加工路径的确定是把该拟优先加工工序虚拟为根节点，并遍历其紧前工序，最终确定一条总路径长度最短的路径作为待加工路径。

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的优先调度待加工路径上的可调度工序是动态调整调度工序，使拟优先加工工序的紧前工序尽早加工。

有益效果：

1. 本发明结合了工序与设备的双向影响，综合考虑影响因素，缩短设备空闲等待时间。当工序集中有空闲设备可调度工序时，采用动态关键路径法调度工序，即实时调度路径最长的工序；当工序集中某空闲设备没有可调度工序时，此时需要在工序表中按序查找最早影响该设备的不可调度工序，即该空闲设备的拟优先加工工序，并通过拟优先加工工序确定待加工路径。

2. 本发明通过建工序表的方式，将产品工艺树转换为工序表：工艺树虽然能直观地观察出工序与工序、工序与设备之间的约束关系，但它忽略了工序路径长度。工序路径长度决定了对设备的影响度，通过工序表可以简便快速的找出影响设备最早的工序，从而快速确定拟优先加工工序。

本发明对影响设备空闲的因素考虑更全面：首次将拟优先加工工序引入到综合调度中。设备只能加工没有紧前工序的可调度工序，但当没有需要其加工的工序时，它将处于空闲等待状态。此时需要其加工的不可调度工序是一个间接影响该设备的重要因素，于是将最早影响空闲设备的不可调度工序命名为拟优先加工工序。

4. 本发明方法通过查找拟优先加工工序，提高设备利用率：当设备出现空闲时间段时，会降低其利用率，若需要该设备加工的不可调度工序可提前加工，则会缩短设备空闲时间段，从而提高设备利用率。

本发明方法通过确定待加工路径，使设备空闲时间段尽量缩短。为了使空闲设备及早工作，采取为拟优先加工工序寻找最短的加工路径，即拟优先加工工序待加工路径，并优先加工该路径上的工序。

本发明方法通过优先加工待加工路径上的工序，使拟优先加工工序的紧前工序尽早完成，从而使不可调度拟优先加工工序尽早加工，缩短空闲设备等待时间。

附图说明：

附图1是本发明的产品加工工序调度实施结构图。

附图2是本发明的产品加工工序调度流程图。

附图3是本发明的查找拟优先加工工序过程图。

附图4是本发明的确定待加工路径过程图。

附图5是本发明的单车间产品加工工艺树图例。

附图6是本发明针对附图5将工艺树转换为工序表图例。

附图7是本发明针对附图5所示工艺树的调度结果甘特图。

附图8是现有技术对附图5所示工艺树的调度结果甘特图。

具体实施方式：

实施例1：

一种设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，其特征是:该调度方法主要包括如下步骤：采用建工序表的方式，把设备号、工序号和该工序路径长度作为三个属性，并以工序路径长度降序排列；当设备出现空闲时间段时，说明此时该设备没有可调度工序，则在表中按序找到需要该设备加工的不可调度工序，把该工序作为所求的拟优先加工工序；确定该拟优先加工工序的待加工路径，将该拟优先加工工序虚拟为根节点，采用递归遍历的方法遍历其紧前工序，确定其待加工路径；优先调度待加工路径上的工序，直至虚拟根节点加工完成，实现空闲设备等待时间缩短。

实施例2：

上述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的调度方法具体实施步骤如下：

步骤1：以工序号，设备号和工序路径长度为属性建立工序表；

步骤2：计算各个工序的工序路径长度，并把相应数据记入表中；

步骤3：建表后按工序路径长度降序排列；

步骤4：根据工序之间的约束关系创建工艺树，每个节点包含三个要素，分别为工序号、设备号和该工序的加工时间；

步骤5：当所有设备都有可调度工序时，选择路径长度最长的工序加工；

步骤6：当最长路径不唯一时，选择用时短的工序加工；

步骤7：当某工序加工完成时，删除表中该工序的信息；

步骤8：当某设备出现空闲时间段时，按序查表找出需要该设备加工的第一个工序，该工序即为所找的拟优先加工工序；

步骤9：当多个设备同时出现空闲时间段时，分别查找它们的拟优先加工工序；

步骤10：将找到的拟优先加工工序作为虚拟根节点；

步骤11：采用递归遍历算法，遍历虚拟根节点的紧前工序；

步骤12：把遍历得到的工序节点记录下来，直到遍历入度为零的工序为止；

步骤13：计算每个虚拟根节点每条路径上工序总加工时间；

步骤14：比较路径长度，找出每个虚拟根节点的最短加工路径；

步骤15：比较每个虚拟根节点的最短加工路径，找出这些路径中加工时间最短的路径，把该路径作为待加工路径；

步骤16：按待加工路径动态调整调度工序，优先加工待加工路径上的工序，直到其对应的虚拟根节点加工完成；

步骤17：待加工路径调度结束后，删除表中加工完成的工序信息，并跳转步骤5；

步骤18：直至表为空，即所有工序调度完成；

步骤19：输出调度结果甘特图。

实施例3：

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的工序路径长度是根节点到该工序节点的路径长度，即路径上各工序加工时间和节点间通信时间总和。

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的拟优先加工工序是在设备空闲时，按序查表找出最先影响该设备空闲等待时间段的工序。

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的拟优先加工工序待加工路径的确定是把该拟优先加工工序虚拟为根节点，并遍历其紧前工序，最终确定一条总路径长度最短的路径作为待加工路径。

所述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，所述的优先调度待加工路径上的可调度工序是动态调整调度工序，使拟优先加工工序的紧前工序尽早加工。

实施例4：

上述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，在综合调度中基于不可调度工序对设备的影响，调整工序调度顺序使设备空闲时间段缩短：

当可调度工序集为空时，设备会出现空闲等待，此时没有需要该设备加工的工序。而需要该设备加工的不可调度工序如果能尽快加工，则该设备的空闲时间段将缩短，从而提高设备利用率。查找影响空闲设备最早的不可调度工序，并动态调整加工路径，使不可调度工序尽快加工。

实施例5：

上述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，在综合调度中基于待加工路径的动态调整，使拟优先加工工序的紧前节点尽早加工：

待加工路径是拟优先加工工序完工时间最短的路径，该路径上节点的完成时间对拟优先加工工序的开始加工时间起决定作用，可以通过优先加工待加工路径上的任务节点缩短产品的完成时间。故本发明在有可调度工序时，根据动态关键路径综合调度中关键路径的确定方法，找出关键路径，并优先调度。当调度过程中发现设备出现空闲等待时，本发明将采用查找拟优先加工工序的方法，查找工序表按序找出影响空闲设备最早的工序，并将其虚拟为根节点，遍历该任务节点，找出该虚拟根节点的最短加工路径，即为拟优先加工工序待加工路径，优先加工待加工路径，使虚拟根节点工序尽早加工。

实施例6：

上述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，如附图2所示，即为本发明的产品加流程图例，图中介绍了产品加工过程以及用到的算法：

以下将结合附图2中的产品加工流程图来对本技术的具体执行流程进行说明，设产品加工工序数为17，需要在三台设备上加工完成。首先利用工序和工序之间以及工序和设备之间的约束关系，将产品加工过程构建成工艺树模型，树上节点由工序号、设备号和工序加工时间三要素组成。节点之间的连线表示工序间的约束关系，箭头方向由紧前工序指向紧后工序，只有在紧前工序加工结束后，该工序才可变为可调度工序。

实施例7：

上述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，下面再将工艺树模型转换为工序表，并计算不可调度工序的路径长度，填入表中，得到附图6所示的工序表：

由附图6可知，当设备空闲时，查看工序表，可以找出路径最长并由该空闲设备加工的不可调度工序，该不可调度工序是影响空闲设备最早的工序，若它能尽快加工，则空闲设备将提前工作，从而缩短空闲等待时间，提高设备利用率。

确定拟优先加工工序后，需要遍历该工序，找到加工该工序的一条最短路径，该路径即为确定的待加工路径。待加工路径的确定可使设备空闲时间段缩短，从而缩短产品完工时间，使产品尽快加工完成。

确定待加工路径后，将得到的调度序列分配到相应的设备上执行。调度结果如附图7的甘特图所示。

实施例8：

上述的设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，实例对比：

下面将本发明调度技术与现有的较为优秀的空闲设备调度技术进行实例对比。

附图8为采用现有的较为优秀的设备调度技术对附图1所示的图例进行调度的结果甘特图。通过对比附图7和附图8可以看出，本发明的调度技术综合考虑设备与工序间的联系，由可调度工序决定加工设备，空闲设备决定不可调度工序。由图例可知当设备2空闲时，找出不可调度工序A3，以A3为虚拟根节点，确定最快加工A3的待加工路径。进而调整工序加工顺序，使设备2的空闲等待时间得以缩短，局部提高了设备2的利用率，使整体产品完成时间缩短，设备利用率提高。

因此，本发明提出的调度技术是对目前设备空闲时间驱动综合调度技术的优化。

Claims (1)

1.一种设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度方法，其特征是: 该调度方法包括如下步骤：采用建工序表的方式，把设备号、工序号和工序路径长度作为三个属性，当设备出现空闲时间段时，说明此时该设备没有可调度工序，则在表中按序找到需要该设备加工的不可调度工序，把该工序作为所求的拟优先加工工序；将该拟优先加工工序虚拟为根节点，遍历任务节点，找出该虚拟根节点的最短加工路径，优先调度待加工路径上的工序，直至虚拟根节点加工完成，实现设备空闲时间段的缩短；

所述的调度方法的具体实施步骤如下：

步骤1 ：建表后按工序路径长度降序排列；

步骤2 ：根据工序之间的约束关系创建工艺树，每个节点包含三个要素，分别为工序号、设备号和该工序的加工时间；

步骤3 ：当所有设备都有可调度工序时，选择路径长度最长的工序加工；

步骤4 ：当最长路径不唯一时，选择用时短的工序加工；

步骤5 ：当某工序加工完成时，删除表中该工序的信息；

步骤6 ：当某设备出现空闲时间段时，则在表中按序找到需要该设备加工的不可调度工序，把该工序作为所求的拟优先加工工序；

步骤7 ：当多个设备同时出现空闲时间段时，分别查找它们的拟优先加工工序；

步骤8 ：将找到的拟优先加工工序作为虚拟根节点；

步骤9 ：采用递归遍历算法，遍历虚拟根节点的紧前工序；

步骤10 ：把遍历得到的工序节点记录下来，直到遍历入度为零的工序为止；

步骤11 ：计算每个虚拟根节点每条路径上工序总加工时间；

步骤12 ：比较预计开始加工时间最短的路径，找出每个虚拟根节点的最短加工路径；

步骤13 ：比较每个虚拟根节点的最短加工路径，找出这些路径中加工时间最短的路径，把该路径作为待加工路径；

步骤14 ：按待加工路径动态调整调度工序，优先加工待加工路径上的工序，直到其对应的虚拟根节点加工完成；

步骤15 ：待加工路径调度结束后，删除表中加工完成的工序信息，并跳转步骤5 ；

步骤16 ：直至表为空，即所有工序调度完成；

步骤17 ：输出调度结果甘特图；

所述的工序路径长度是根节点到该节点的路径长度，即路径上各工序加工时间总和。