CN107092981A - 紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法 - Google Patents

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Abstract

紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法。本发明方法包括：采用长路径优先策略、短用时策略以及紧密衔接工序组优先加工策略，动态确定工序的调度顺序；对紧密衔接工序组和标准工序，采用均衡差值法策略确定可分配的均衡工序集，采用工序车间确定策略确定工序的加工车间和加工设备；采用前沿贪心策略的思想，结合产品工艺约束、迁移时间约束以及机器占用约束确定工序的最终开工时间，本发明用于解决两车间综合调度方法中存在紧密衔接工序组的调度问题。

Description

紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法
技术领域
本发明涉及一种紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法。
背景技术
针对以往的二车间综合调度方法中并没有考虑紧密衔接工序加工的问题，从获得较优的调度结果出发。提出的解决方法：将紧密衔接二车间综合调度问题分解为调度顺序子问题、调度加工车间子问题以及调度时间子问题，针对调度顺序子问题，采用紧密衔接工序组优先加工策略、长路径优先策略、短用时策略，确定工序的调度顺序；针对调度加工车间子问题，采用均衡差值法策略，将紧密衔接工序组和标准工序分成两组均衡可分配工序集，采用工序车间确定策略确定工序的加工车间和加工设备；针对调度时间子问题，采用前沿贪心策略的思想，先结合产品工艺约束确定工序的最早可能开工时间，再结合机器占用约束确定工序的最终开工时间，目前并不存在解决两车间综合调度中存在紧密衔接工序的调度方法，所提的解决方法，能够使紧密衔接工序的开工时间提前，进而得到较优的产品调度结果。
在本发明方法使用过程中，用到了长路径优先策略、短用时策略以及紧密衔接工序组优先加工策略，长路径优先策略是按工序加工时间计算路径长度，优先调度父节点路径长度长的工序；短用时策略是当长路径优先策略无法确定工序调度顺序时，优先调度加工时间较小的工序；紧密衔接工序组优先加工策略是当可调度工序集中有紧密衔接工序时，优先调度加工紧密衔接工序，若再无法确定时，任选其一调度。
发明内容：
本发明的目的是提供一种紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，针对现有二车间综合调度研究中并未考虑紧密衔接工序的问题，提出紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，采用长路径优先策略，短用时策略以及紧密衔接工序组优先加工策略确定工序的调度顺序；采用均衡差值策略确定工序的分配方案，将紧密衔接工序组与标准工序分成均衡的两组集合，采用工序车间确定策略确定工序的加工车间和加工设备，使用预分配的方法求出不同分配方案的迁移次数，选择迁移次数较少的方案；采用前沿贪心策略的思想，结合产品工艺约束、迁移时间约束以及机器占用约束确定工序的开工时间。
均衡差值法策略是为后续将工序均衡的分配到两车间，优先处理紧密衔接工序组，再处理标准工序。优点分析：异地分布的二车间综合调度中，两车间设备能否有效利用对产品的完工时间有较大影响，差值均衡法将工序按照设备进行分类，将设备工序集中的工序按加工时间升序排序，求所有工序的加工时间总和T，用T/2减去最大加工时间值得到均衡差，循环对判断，最终将工序分为均衡的两组，实现了工序在两车间设备均衡的目标，且每次总能找到最优解。
工序车间确定策略是在将紧密衔接工序组和标准工序使用均衡差值法分为两组可分配工序集后，采用预分配策略计算迁移次数，选择迁移次数较少的方案进行分配，优点分析：采用工序车间确定策略，能够保证在最大化利用设备的情况下将产品在二车间的加工迁移次数控制到最少，对于减少产品完成时间，提高生产效率有重要意义。
紧密衔接工序组优先加工策略是针对工序加工顺序选择的问题，当长路径策略和短用时策略都不能确定工序的加工顺序时，选择具有紧密衔接关系的工序优先加工。优点分析：采用紧密衔接工序组优先加工策略可以使紧密衔接工序尽早加工结束，能尽早释放设备资源，使后续工序尽早开始加工，减少产品的完成时间。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，该方法主要包括如下步骤：采用长路径优先策略、短用时策略以及紧密衔接工序组优先加工策略，动态确定工序的调度顺序；将工艺树中父子节点具有加工零等待关系的工序称为紧密衔接工序，将不具有紧密衔接关系的工序称为标准工序，对紧密衔接工序组，将其看作一个整体，采用均衡差值法分成两个均衡的集合，对标准工序，将某时刻可调度工序集中的工序按设备分类，采用均衡差值法分为两个均衡的集合；采用工序车间确定策略确定工序的加工车间；采用前沿贪心策略的思想，结合产品工艺约束、迁移时间约束以及机器占用约束，确定工序的最终开工时间。
所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，所述的调度方法具体实施步骤如下：
步骤1：输入待加工产品工序信息，初始化产品加工树，并为工序各参数赋初值；
步骤2：确定均衡的两个紧密衔接工序组；
步骤3：对紧密衔接工序组采用均衡差值法分成两个集合S、T；
步骤4：确定标准工序初始可调度工序集；
步骤5：可调度工序集按设备进行分组；
步骤6：如果工序设备分组中工序数小于等于2，将工序依次分配到两车间；若分组中工序数大于2，根据均衡差值法分配成两个集合G、B；
步骤7：根据工序车间确定策略确定工序的加工车间；
步骤8：采用长路径策略、短用时策略、紧密衔接工序组优先加工策略确定工序的调度顺序；
步骤9：结合产品工艺约束、迁移时间约束以及机器占用约束，采用前沿贪心策略的思想，确定工序的最终开工时间；
步骤11：所有工序加工完毕，若是，执行步骤12，否则，跳转至步骤2，开始新一轮的加工；
步骤12：产品加工结束，输出产品调度结果甘特图。
所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，所述的均衡差值法策略，当工序设备分组中可调度工序数大于2时，将工序按加工时间从小到大排序，求所有工序的加工时间和除以2的值，用减去加工时间的最大值，得到均衡差，对均衡差进行处理，若，则将最大值对应的工序累加到G中，再用去减H中的第二大值。若，则用去减设备工序集中的第二大值，以此类推，直到每个数都检查到，将工序分为均衡的两组集合。
所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，所述的工序车间确定策略可描述为，当采用均衡差值法确定可分配的均衡工序组后，考虑到减少工序在二车间的迁移次数，减少产品的完成时间，对两组集合采用预分配策略，计算出两种情况下工序在两车间的紧前工序的个数，紧前工序越多则迁移次数越少，选择迁移次数较小的分配方案为工序确定加工车间。
所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，所述的紧密衔接工序组优先加工策略可描述为，在确定工序的加工顺序时，若可调度工序集中有紧密衔接工序时，优先加工紧密衔接工序组，若没有则考虑长路径优先策略，若不能确定工序的加工顺序，再考虑短用时策略，短用时策略也无法确定时，任选一工序调度加工。
有益效果：
1. 本发明通过对产品工艺树结构的分析，采用均衡差值法确定可调度分配的两个均衡工序组，异地分布的二车间综合调度中，两车间设备能否有效利用对产品的完工时间有较大影响，差值均衡法将工序按照设备进行分类，将设备工序集中的工序按加工时间升序排序，求所有工序的加工时间总和T，用T/2减去最大加工时间值得到均衡差，循环对判断，最终将工序分为均衡的两组，实现了工序在两车间设备均衡的目标，若得不到最优解，则在不增加迁移次数的原则下对工序进行局部调整。
本发明对工序采用工序车间确定策略，能够保证在最大化利用设备的情况下将产品在二车间的加工迁移次数控制到最少，对于减少产品完成时间，提高生产效率有重要意义。
本发明对工序采用紧密衔接工序组优先加工策略，可以使紧密衔接工序尽早加工结束，能尽早释放设备资源，使后续工序尽早开始加工，减少产品的完成时间。
附图说明：
附图1是本发明的工艺树图例。
附图2是本发明针对附图1所示工艺树的a车间调度结果甘特图。
附图3是本发明针对附图1所示工艺树的b车间调度结果甘特图。
附图4是本发明说明书的摘要附图。
具体实施方式：
实施例1：
一种紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，其特征是:该方法主要包括如下步骤：采用长路径优先策略、短用时策略以及紧密衔接工序组优先加工策略，动态确定工序的调度顺序；对紧密衔接工序组和标准工序采用均衡差值法确定可均衡分配到两车间的两组工序集，采用工序车间确定策略确定工序的加工车间和加工设备；采用前沿贪心策略的思想，先结合产品工艺约束和迁移时间约束确定工序的最早可能开工时间，再结合机器占用约束，确定工序的最终开工时间。
实施例2：
上述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，所述的调度方法具体实施步骤如下：
步骤1：输入待加工产品工序信息，初始化产品加工树，并为工序各参数赋初值；
步骤2：将各紧密衔接工序组中工序加工时间求和；
步骤3：对紧密衔接工序组采用均衡差值法分配得到两个集合S、T；
步骤4：确定标准工序初始可调度工序集；
步骤5：可调度工序集按设备进行分组；
步骤6：如果工序设备分组中工序数小于等于2，将工序依次分配到两车间；若分组中工序数大于2，根据均衡差值法分配成两个集合G、B；
步骤7：根据工序车间确定策略确定工序的加工车间；
步骤8：结合产品工艺约束、迁移时间约束以及机器占用约束，采用前沿贪心策略的思想，确定工序的最终开工时间；
步骤9：产品加工结束，输出产品调度结果甘特图；
实施例3：
所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，所述的均衡差值法策略，当工序设备分组中可调度工序数大于2时，将工序按加工时间从小到大排序，求所有工序的加工时间和除以2的值，用减去加工时间的最大值，得到均衡差，对均衡差进行处理，若，则将最大值对应的工序累加到G中，再用去减H中的第二大值。若，则用去减设备工序集中的第二大值，以此类推，直到每个数都检查到，将工序分为均衡的两组集合。
所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，所述的工序车间确定策略可描述为，当采用均衡差值法确定可分配的均衡工序组后，考虑到减少工序在二车间的迁移次数，减少产品的完成时间，对两组集合采用预分配策略，计算出两种情况下工序在两车间的紧前工序的个数，紧前工序越多则迁移次数越少，选择迁移次数较小的分配方案为工序确定加工车间和加工设备。
所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，所述的紧密衔接工序组优先加工策略可描述为，在确定工序的加工顺序时，若可调度工序集中有紧密衔接工序时，优先加工紧密衔接工序组，若没有则考虑长路径优先策略，若不能确定工序的加工顺序，再考虑短用时策略，短用时策略也无法确定时，任选一工序调度加工。
实施例4：
上述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，确定工序加工顺序的调度顺序模块：
按工序加工时间计算每个工序的路径长度，采用长路径优先策略，优先调度路径长度长的工序，当长路径优先策略无法确定工序调度顺序时，采用短用时策略，优先调度加工用时小的工序，当短用时策略无法确定工序调度顺序时，采用紧密衔接工序组优先加工策略，优先调度具有紧密衔接关系的工序，若再无法确定时，任选其一工序调度。
实施例5：
上述的紧密衔接工序组优先分配的二车间综合调度方法，确定工序加工车间和加工设备的调度路径模块：
当采用均衡差值法确定可分配的均衡工序组后，考虑到减少工序在二车间的迁移次数，减少产品的完成时间，对两组集合采用预分配策略，计算出两种情况下工序在两车间的紧前工序的个数，紧前工序越多则迁移次数越少，选择迁移次数较小的分配方案为工序确定加工车间和加工设备。
实施例6：
上述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，确定工序开始加工时间的调度时间模块：
采用前沿贪心策略的思想，由产品工艺约束和工序迁移时间约束确定工序的最早可能开工时间，在结合机器占用约束，确定工序的最终开工时间。
实施例7：
上述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，如附图1所示，即为一个复杂产品M的工艺树图例，图中共有27道工序，4台可加工设备，每道工序只能在一台设备上加工，每道工序属性信息不同，矩形框内符号含义为：产品工序名/加工设备/加工时间，产品需在异地分布的车间A和车间B上加工，车间A与车间B之间的迁移代价为8工时。
以下将结合附图1中的工艺树图例来对本方法的具体执行流程进行说明。
实施例8：
上述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，下面将用本调度方法对附图1中的工艺树图例执行调度，方法具体操作步骤如下：
首先输入待加工产品的工序信息，初始化产品加工树，并为工序各参数赋初值。
产品初始加工时，紧密衔接工序组为S1=｛A21，A20｝，S2=｛A8，A6｝，S3=｛A15，A14，A13,A11｝，加工时间分别为T1=5，T2=3，T3=7，H=｛3，5，7｝加工的总时间为15，Pm为7.5，由差值均衡法策略可知均衡差∆T为7.5-7=0.5>=0，故将S3加到集合G中，再用∆T减去H中的第二大值，即0.5-5<0,故将S1加入集合B中，再对H中第三个元素判断，用∆T减去第三个元素，即0.5-3<0，故将S2加入集合B 中。最终得到关于紧密衔接工序组的两个均衡集合G=｛S3｝，B=｛S1，S2｝。初始加工时的可调度工序集为｛A18，A19,A24,A5,A1,A2,A7,A10,A12｝，按工序设备分组可得M1：｛A1｝，M2：｛A24,A2,A12｝,M3:｛A18,A10｝，M4:｛A9,A5,A7｝。采用均衡差值法确定最终标准工序的分配方案是S=｛A1,A12,A2,A18,A5,A19,A3,A23,A9,A16,A17｝，T=｛A24,A10,A7,A22,A4,A25,A26,A27｝，此时采用迁移次数控制策略确定工序的加工车间与加工设备。若将G，S分配在车间a加工，B，T分配在车间b加工，则总迁移次数为9，若将G，T分配到车间a加工，B，S分配到车间b加工，则总迁移次数为8，故选择第二种方案分配。
采用长路径优先策略，短用时策略和紧密衔接工序组优先加工策略确定工序的加工顺序，采用前沿贪心策略的思想，由产品工艺约束和工序迁移时间约束确定工序的最早可能开工时间，在结合机器占用约束，确定工序的最终开工时间，产品调度完成后，输出甘特图，如附图2所示。
实施例9：
上述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，实例对比：
由于本发明提出的紧密衔接工序组二车间综合调度方法，之前并无研究，因此并没有找到合适的算例以供对比分析，但由附图1所示的产品G的调度甘特图附图2可以才看出，产品G的总加工用时为23，工序迁移8次，两车间完工时间差为3，取得了较好的调度结果。本方法在一定程度上解决了二车间存在紧密衔接工序组的综合调度问题。
因此，本发明提出的调度方法是解决二车间综合调度中存在紧密衔接工序组的问题。

Claims (6)

1.一种紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，其特征是:该方法主要包括如下步骤：采用紧密衔接工序组优先加工策略、长路径优先策略、短用时策略，动态确定工序的调度顺序；若工序的加工结束时间为其紧后工序的开始加工时间，则将具有这样约束关系的工序定义为紧密衔接工序；将具有紧密衔接关系的工序集定义为紧密衔接工序组；将不具有紧密衔接关系的工序定义为标准工序；采用均衡差值法策略、工序车间确定策略确定工序的加工车间和加工设备；对于一个紧密衔接工序组，将其作为一个整体看待，多个紧密衔接工序组在二车间采用均衡差值法策略进行分配；对于标准工序，同样采用均衡差值法策略进行分配；对于均衡差值法策略可能得不到最优车间分配方案的情况，在不增加迁移次数的原则下对两车间工序进行局部调整；采用贪心策略的思想，结合产品工艺约束以及机器占用约束确定工序的最终开始加工时间。
2.根据权利要求1所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度方法，其特征是：所述的调度方法具体实施步骤如下：
步骤1：输入待加工产品工序信息，初始化产品加工树，并为工序各参数赋初值；
步骤2：将各紧密衔接工序组中工序加工时间求和；
步骤3：对紧密衔接工序组采用均衡差值法分配得到两个集合S、T；
步骤4：确定标准工序初始可调度工序集；
步骤5：可调度工序集按设备进行分组；
步骤6：如果工序设备分组中工序数小于等于2，将工序依次分配到两车间；若分组中工序数大于2，根据均衡差值法分配成两个集合G、B；
步骤7：根据工序车间分配策略确定工序的加工车间和加工设备；
步骤8：结合产品工艺约束、迁移时间约束以及机器占用约束，采用前沿贪心策略的思想，确定工序的最终开工时间；
步骤9：产品加工结束，输出产品调度结果甘特图。
3.根据权利要求1或2所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度算法，其特征是：所述的紧密衔接工序，将一组具有紧密衔接关系的工序定义为紧密衔接工序组，对于多个紧密衔接工序组，将每个紧密衔接工序组看成一个整体，采用差值均衡法分为两个均衡的集合S、T。
4.根据权利要求1或2所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度算法，其特征是：所述的标准工序，在某一时刻对可调度工序集按设备分类，对每一类工序采用差值均衡法分成均衡的两组，最后将两组工序分别累加到集合G、B中。
5.根据权利要求1或2所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度算法，其特征是：产品加工时，当某工序的紧前工序与其不在同一车间加工时，需要将其紧前工序的加工结果运输到此工序所在的车间，称为工序迁移；所述的工序车间确定及减少迁移次数策略是：采用预分配策略，分别计算出集合S、T、G、B中的工序在两车间的紧前工序的个数，对于两两组合的四种形式，选择迁移次数最小的情况进行分配。
6.根据权利要求1或2所述的紧密衔接工序组优先加工的二车间综合调度算法，其特征是：为了使工序尽早开始加工，采用紧密衔接工序组优先加工策略、长路径优先策略、短用时策略确定工序的加工顺序；结合产品工艺约束、迁移时间约束以及机器占用约束，采用前沿贪心策略的思想，确定工序的最终开工时间。
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