CN108537456A - 网络柔性设备的综合调度方法 - Google Patents

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Abstract

一种网络柔性设备的综合调度方法。目前的综合调度方法考虑的是产品在单车间或者两车间生产。大型单件复杂产品的生产，需要多企业参与生产，最终按照树状约束条件完成产品的生产。各企业将此产品所用到的柔性设备组成一个柔性设备网络，每个设备生产不同的部件，各部件在不同设备上进行加工。本发明方法根据工艺树约束条件，建立满足工艺树约束条件的初始工序序列及设备序列；通过迭代比较工序序列变化对产品完工时间影响，选择完工时间少的工序序列；经过多次迭代后工序序列变化不能减少产品加工时间后，比较设备序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的设备序列；通过迭代，得到完工时间少的序列。本发明用于网络柔性设备的综合调度。

Description

网络柔性设备的综合调度方法
技术领域
本发明涉及网络柔性设备的综合调度方法。
背景技术
对于一个有树状约束关系的工序构成的产品，其生产方式采取加工装配一同处理的综合调度方法，综合调度的方式能够提高产品生产的内在并行度，避免产品因加工和装配分开而产生的效率低的情况。
现已有的综合调度方法如存在设备无关延迟约束的综合柔性调度算法、两车间可调度工序均衡处理的综合调度算法、基于拟关键路径的二车间综合调度算法等算法，都只考虑了车间生产，车间或是单车间，或是二车间，大型复杂单件产品的生产，需要许多企业合作，各企业提供指定设备，设备是柔性设备，且设备间存在路径，这些设备构成一个生产产品的设备网络。
本发明创新建立按照工艺树生成工序序列和设备序列；创新发明优先改变产品完工时间大的工序序列，避免计算结果陷入局部极值；创新提出网络柔性设备产品生产，提高具有工艺树约束条件的产品在设备网络中的生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种供柔性设备网络使用的网络柔性设备的综合调度方法，该方法综合考虑了具有工艺树约束的产品在柔性设备网络中由迁移路径和柔性设备对其完工时间的影响，通过本方法安排加工各工序的设备，减少工序在柔性设备间迁移时间对产品完工时间的影响，缩短产品的完工时间。
上述的发明目的通过一下技术方案实施：
网络柔性设备的综合调度方法，根据工艺树的约束条件，建立满足工艺树约束条件的多个初始工序序列及设备序列；通过迭代比较工序序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的工序序列；经过多次迭代后工序序列变化不能减少产品加工时间后，比较设备序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的设备序列；通过以上迭代一定次数，得到产品在柔性设备网络中最短的完工时间。
所述的网络柔性设备综合调度方法，具体的实施步骤如下：
步骤1：按照工艺树的约束条件生成多个完成产品生产的工序序列，并且为每个工序分配柔性设备网络中的设备，产生设备序列，将产生的工序序列及设备序列存入工序—设备表中；
步骤2：建立工序序列加工情况表，工序序列加工情况表中的序号对应每一个工序序列，工序序列加工情况表中有设备加工情况表，每个设备加工情况表中存储在各设备上的工序号以及设备被工序占用的时间；
步骤3：按照工艺树的约束条件计算出根节点的完工时间，即整个产品的完工时间，将完工时间存入完工时间表中，将该工序序列和设备序列对应的设备上的号以及被工序占用时间存入设备加工情况表中；
步骤4：对于以上多个工序序列及设备序列经计算求得的产品完工时间，按照降序排序，尽可能选择完工时间大的工序序列及设备序列，按照工艺树的约束条件改变此工序序列的工序顺序，工序选择的设备不变，计算产品的完工时间，若计算所得产品完工时间小于当前产品的完工时间，则将计算所得完工时间存入完工时间表中，对应变化后的工序序列和设备序列替换工序—设备表中相应的工序序列和设备序列，并更新设备加工情况表，将产品完工时间表；
步骤5：在经过指定次数的迭代之后，产品的完工时间没有被更新，则变化工序—设备表中的设备序列，工序序列不变，计算变化后产品的完工时间，并更新完工时间表，将替换掉的完工时间存入可能最优完工时间表中，将工序序列和替换掉的设备序列以及存入可能最优工序—设备表中，将与工序序列和设备序列对应的设备加工情况表存入可能最优设备加工情况表中；
步骤6：重复步骤4、5，直到达到最大迭代次数，比较可能最优完工时间表中和完工时间表中的完工时间，找到最小完工时间及其对应的工序序列加工情况表。
步骤7：输出甘特图。
所述的网络柔性设备的综合调度方法，产品的生产以单个设备为单位，参与生产的柔性设备构成一个柔性设备网络，柔性设备网络按照产品工艺树的约束关系进行生产，产品的完工时间由工序在柔性设备网络中的迁移时间和产品在各设备上的加工时间共同决定。
所述的网络柔性设备的综合调度方法，按照工艺树的约束关系产生工序序列，各个工序在其候选设备中选择一个设备进行生产，生成与工序序列对应的设备序列，通过按照本方法将网络柔性设备与工序序列进行对应安排，从而缩短产品的完工时间。
所述的网络柔性设备的综合调度方法，在生成多个工序序列及设备序列之后，计算得到多个完工时间，将产品完工时间降序排列，尽可能选择完工时间大的工序序列进行变化，设备序列不变，计算产品完工时间，通过按照此方式多次迭代从而减少工序在柔性设备网络间进行生产时由工序的迁移对产品的完工时间产生影响，从而达到减少产品的完工时间。
所述的网络设备的综合调度方法，其特征是：对某一工序序列，变化其符合工艺树约束的工序顺序，对应的各工序选择的设备不变，在经过指定次数变化和计算后，若产品的完工时间没有更新，则需要变化符合柔性设备网络的设备序列，从而防止在计算产品的完工时间时陷入局部的极值问题，得到最短完工时间。
有益效果：
1.本发明针对网络柔性设备在生产过程中，产品的各工序在各企业的设备间迁移和产品本身的加工时间进行计算，并找到产品本身的完工时间与迁移时间最小之和，设计产品生产的调度方案；
2.本发明建立工序序列和设备序列，将工艺树转化为工序序列，在工序序列的候选设备中选取设备构成对应的设备序列，通过工序序列和设备序列，计算产品在柔性设备网络上的完工时间；
3.本发明以建立设备完工情况表的方式，在工序序列及设备序列计算之后，将设备的设备选择和在制定设备上的完工时间以及对指定设备的占用时间存入设备完工情况表中，通过设备完工情况表，可以得到各设备上产品加工情况；
4.本发明综合考虑在调度过程中，柔性设备网络中加工产品时产品本身按照工艺树在柔性设备网络中加工时间和工序在设备间迁移产生的迁移时间对产品最终完工时间的影响，通过改变完成时间大的工序的工序列，防止在计算产品完工时间时陷入局部极值。
附图说明：
附图1是本发明所用的产品工艺树。
附图2是本发明采用的网络设备简图。
附图3是本发明的调度流程图。
附图4是本发明的工序—设备表。
附图5是本发明的工序序列加工情况表。
附图6是本发明的完工时间表。
附图7是本发明的可能最优工序—设备表。
附图8是本发明的可能最优加工情况表。
附图9是本发明的甘特图。
具体实施方式：
实施例1：
一种网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：该方法主要包括以下步骤：根据工艺树的约束条件，建立满足工艺树约束条件的多个初始工序序列及设备序列；通过迭代比较工序序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的工序序列；经过多次迭代后工序序列变化不能减少产品加工时间后，比较设备序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的设备序列；通过以上迭代一定次数，得到产品在柔性设备网络中最短的完工时间。
实施例2：
所述的网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：产品的生产以单个设备为单位，参与生产的柔性设备构成一个柔性设备网络，柔性设备网络按照产品工艺树的约束关系进行生产，产品的完工时间由工序在柔性设备网络中的迁移时间和产品在各设备上的加工时间共同决定。
所述的网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：按照工艺树的约束关系产生工序序列，各个工序在其候选设备中选择一个设备进行生产，生成与工序序列对应的设备序列，通过按照本方法将网络柔性设备与工序序列进行对应安排，从而缩短产品的完工时间。
所述的网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：在生成多个工序序列及设备序列之后，计算得到多个完工时间，将产品完工时间降序排列，尽可能选择完工时间大的工序序列进行变化，设备序列不变，计算产品完工时间，通过按照此方式多次迭代从而减少工序在柔性设备网络间进行生产时由工序的迁移对产品的完工时间产生影响，从而达到减少产品的完工时间。
所述的网络设备的综合调度方法，其特征是：对某一工序序列，变化其符合工艺树约束的工序顺序，对应的各工序选择的设备不变，在经过指定次数变化和计算后，若产品的完工时间没有更新，则需要变化符合柔性设备网络的设备序列，从而防止在计算产品的完工时间时陷入局部的极值问题，得到最短完工时间
实施例3：
网络柔性设备的综合调度方法，根据工艺树的约束条件，建立满足工艺树约束条件的多个初始工序序列及设备序列；通过迭代比较工序序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的工序序列；经过多次迭代后工序序列变化不能减少产品加工时间后，比较设备序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的设备序列；通过以上迭代一定次数，得到产品在柔性设备网络中最短的完工时间。
实施例4：上述的网络柔性设备综合调度方法，在综合调度中基于对最短完工时间的工序序列设备对应设备序列的探寻，使完工时间尽可能短。
由于设备为柔性设备，每个设备可能加工不同多种的工序，当工序选择不同设备进行加工时会导致工序加工完成后迁移到紧后工序所选择的设备的迁移路径不同，尽可能减少工序迁移次数并尽量减少工序在设备上的加工时间，能够有效减少产品的完工时间。本发明在探寻最短完工时间时，为保证探寻不会陷入在可能最优值内，选择变化大完工时间设备序列，工序序列保持不变，将之前工序序列、设备序列、完工时间和各机器的加工情况保存，用变化后的完工时间代替之前的完工时间，再次对此工工序序列进行化，避免陷入局部极值。
实例5：上述的网络柔性设备的综合调度方法，其流程图如附图3所示。一个产品的工艺树如附图1所示。工艺树中一个方框表示的是一个工序，一个工序内的属性为：工序号/在设备1上的加工时间/在设备2上的加工时间/在设备3上的加工时间，其中在设备上的加工时间为0则表示此工序不能在此设备上进行加工。
实施例6：上述的网络柔性设备的综合调度方法，下面将对附图1所示的工艺树和附图2所示的设备简图进行调度，执行步骤如下：
步骤1：按照工艺树的约束条件生成20个完成产品生产的工序序列，并且为每个工序分配柔性设备网络中的设备，产生设备序列，将产生的工序序列及设备序列存入工序—设备表中，工序—设备表中如附图4所示；
步骤2：建立工序序列加工情况表，工序序列加工情况表如附图5所示，工序序列加工情况表中的序号对应每一个工序序列，工序序列加工情况表中有设备加工情况表，每个设备加工情况表中存储在各设备上的工序号以及设备被工序占用的时间以及完工时间；
步骤3：按照工艺树的约束条件计算出根节点的完工时间，即整个产品的完工时间，将完工时间存入完工时间表中，如附图6所示，将该工序序列和设备序列对应的设备上的号以及被工序占用时间存入设备加工情况表中；
步骤4：对于以上多个工序序列及设备序列经计算求得的产品完工时间，按照降序排序，尽可能选择完工时间大的工序序列及设备序列，按照工艺树的约束条件改变此工序序列的工序顺序，工序选择的设备不变，计算产品的完工时间，若计算所得产品完工时间小于当前产品的完工时间，则将计算所得完工时间存入完工时间表中，对应变化后的工序序列和设备序列替换工序—设备表中相应的工序序列和设备序列，并更新设备加工情况表，将产品完工时间表；
步骤5：在经过指定次数的迭代之后，产品的完工时间没有被更新，则变化工序—设备表中的设备序列，工序序列不变，计算变化后产品的完工时间，并更新完工时间表，将替换掉的完工时间存入可能最优完工时间表中，将工序序列和替换掉的设备序列以及存入可能最优工序—设备表中，如附图7所示，将与工序序列和设备序列对应的设备加工情况表存入可能最优设备加工情况表中，如附图8所示；
步骤6：重复步骤4、5，直到达到最大迭代次数，比较可能最优完工时间表中和完工时间表中的完工时间，找到最小完工时间及其对应的工序序列加工情况表。
步骤7：输出甘特图，如附图9所示。
本发明针对网络柔性设备设计的网络柔性设备综合调度方法能够解决网络柔性设备协同制造大型单件复杂产品；本发明能够有效的避免在探求解的过程中陷入局部极值，求得最优完工时间；本发明能够有效减少迁移路径对产品完工时间的影响，缩小产品的完工时间。

Claims (6)

1.一种网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：该方法主要包括以下步骤：根据工艺树的约束条件，建立满足工艺树约束条件的多个初始工序序列及设备序列；通过迭代比较工序序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的工序序列；经过多次迭代后工序序列变化不能减少产品加工时间后，比较设备序列变化对产品完工时间的影响，选择完工时间少的设备序列；通过以上迭代一定次数，得到产品在柔性设备网络中最短的完工时间。
2.根据权利要求1所述的网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：所述的调度方法具体实施步骤如下：
步骤1：按照工艺树的约束条件生成多个完成产品生产的工序序列，并且为每个工序分配柔性设备网络中的设备，产生设备序列，将产生的工序序列及设备序列存入工序—设备表中；
步骤2：建立工序序列加工情况表，工序序列加工情况表中的序号对应每一个工序序列，工序序列加工情况表中有设备加工情况表，每个设备加工情况表中存储在各设备上的工序号以及设备工序完工时间；
步骤3：按照工艺树的约束条件计算出根节点的完工时间，即整个产品的完工时间，将完工时间存入完工时间表中，将该工序序列和设备序列对应的设备上的号以及被工序占用时间存入设备加工情况表中；
步骤4：对于以上多个工序序列及设备序列经计算求得的产品完工时间，按照降序排序，尽可能选择完工时间大的工序序列及设备序列，按照工艺树的约束条件改变此工序序列的工序顺序，工序选择的设备不变，计算产品的完工时间，若计算所得产品完工时间小于当前产品的完工时间，则将计算所得完工时间存入完工时间表中，对应变化后的工序序列和设备序列替换工序—设备表中相应的工序序列和设备序列，并更新设备加工情况表；
步骤5：在经过指定次数的迭代之后，产品的完工时间没有被更新，则变化工序—设备表中的设备序列，工序序列不变，计算变化后产品的完工时间，并更新完工时间表，将替换掉的完工时间存入可能最优完工时间表中，将工序序列和替换掉的设备序列以及存入可能最优工序—设备表中，将与工序序列和设备序列对应的设备加工情况表存入可能最优设备加工情况表中；
步骤6：重复步骤4、5，直到达到最大迭代次数，比较可能最优完工时间表中和完工时间表中的完工时间，找到最小完工时间及其对应的工序序列加工情况表；
步骤7：输出甘特图。
3.根据权利要求1或2所述的网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：产品的生产以单个设备为单位，参与生产的柔性设备构成一个柔性设备网络，柔性设备网络按照产品工艺树的约束关系进行生产，产品的完工时间由工序在柔性设备网络中的迁移时间和产品在各设备上的加工时间共同决定。
4.根据权利要求1或2或3所述的网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：按照工艺树的约束关系产生工序序列，各个工序在其候选设备中选择一个设备进行生产，生成与工序序列对应的设备序列，通过按照权利要求2中的步骤对柔性设备网络和工序的分配进行合理的安排，从而缩短产品的完工时间。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的网络柔性设备的综合调度方法，其特征是：在生成多个工序序列及设备序列之后，计算得到多个完工时间，将产品完工时间降序排列，尽可能选择完工时间大的工序序列进行变化，设备序列不变，计算产品完工时间，通过按照此方式多次迭代从而减少工序在柔性设备网络间进行生产时由工序的迁移对产品的完工时间产生影响，从而达到减少产品的完工时间。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的网络设备的综合调度方法，其特征是：对某一工序序列，变化其符合工艺树约束的工序顺序，对应的各工序选择的设备不变，在经过指定次数变化和计算后，若产品的完工时间没有更新，则需要变化符合柔性设备网络的设备序列，从而防止在计算产品的完工时间时陷入局部的极值问题，得到最短完工时间。
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