CN110084436B - 一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法 - Google Patents

Abstract

一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法。本发明方法包括：按层为所述加工树划分待调度工序集；对每一层待调度工序集按照动态前序加工时间策略进行排序并预调度；为减少二车间工序迁移次数，当调度到叉点工序时，启动延时选择策略；预调度结束后综合考虑已调度工序的影响，判断关键路径在该层中路径是否最长，当判断结果为否时，启动同层工序调整策略对该层工序调度顺序进行调整。本发明用于具有相同资源的二车间综合调度。

Description

一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法

技术领域

本发明涉及一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法。

背景技术

针对具有对称资源的二车间综合调度问题已有研究，从获得较优调度结果的目标出发，提出的解决方法：对产品加工树设置层数，按照层为工序安排加工；再利用动态前序加工时间策略为每一层待调度工序集安排加工顺序；延时选择策略以减少车间迁移次数；当关键路径上工序最长路径的地位被改变时，启动同层工序调整策略。目前存在具有相同资源的二车间综合调度方法，由于每次调度过程中没有保证关键路径上工序的关键地位，造成关键路径上工序被延迟，产品完工时间延长。

在本发明方法使用过程中，用到了动态前序加工时间策略、延时选择策略和同层工序调整策略。动态前序加工时间策略是考虑已调度工序对待调度工序的影响，计算路径长度，即预计的产品总加工时间，并降序调度；延时选择策略是当要发生车间迁移时，判断该工序是否为叉点工序，是否非迁移对结果无影响或效果更好；同层工序调整策略是当关键路径上工序路径非最长时，交换同层中比关键路径上工序路径长度长的工序与同层同设备加工工序在两车间的加工顺序。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态保证关键路径工序的二车间综合调度方法。针对已有研究忽略已调度工序对待调度工序的影响的问题，提出一种动态保证关键路径工序的二车间综合调度方法，考虑已调度工序的影响，将静态调度与动态调度相结合，采用动态前序加工时间策略预调度，并采用同层工序调整策略以保证关键路径上工序路径最长；当产生车间迁移动作时采用延时选择策略，以保证在总加工时间不增加的情况下减少不必要的车间迁移次数。

所述的采用动态前序加工时间策略，即调度时综合考虑已调度工序对所述工序的影响，并以此为依据计算路径长度，最后按照降序调度。所述的采用同层工序调整策略，即在每次预调度结束后，判断初始关键路径在该层的工序路径长度是否最长，若非最长，在同层中调整目标工序在二车间相同设备加工工序的加工顺序，并选取最优方案。所述的延时选择策略，即每次调度时，判断该节点是否为叉点工序，根据判断结果安排该工序加工。

动态前序加工时间策略是为避免忽略已调度工序的影响，使调度更加严谨全面，每次调度时考虑已调度工序的加工占用时间，以计算路径长度，以此为依据预计产品总加工时间，安排加工顺序。优点分析：调度过程中若以纯静态调度加工工序，则易导致加工过程中忽略已调度工序的影响，考虑不够全面，从而增加总加工时间；而动静结合考虑更加全面，从整体出发计算路径总长。

同层工序调整策略是针对保证关键路径上工序路径一直最长的要求，在采用动态前序加工时间策略对工序预调度后，考虑已调度工序已占用的时间，检查关键路径上工序路径是否最长，当出现偏差时，对该层工序进行调整。优点分析：在采用动态前序加工时间策略在每层预调度结束后都计算预计的产品总用时，在总加工时间过长时进行调整，既控制了总加工时间，也避免了大幅改动。

延时选择策略是针对减少车间迁移次数这一目标提出的，判断发生迁移工序是否为叉点工序，是否可以在不延长总加工时间的情况下减少车间迁移次数。优点分析：边调度边调整，减少了不必要的车间迁移次数，也避免了工序的大量调整。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，该方法主要包括如下步骤： 根据工艺树的结构，从叶节点到根节点设置层数并按层进行调度；采用动态前序加工时间策略预调度，对每一层待调度工序集考虑已加工工序的结束时间，采用静态调度与动态调度相结合的方式计算路径长度并降序预调度，该长度即为预计的产品总加工时间；当关键路径上工序计算所得值非最长时，即此刻关键路径上工序被延迟加工，采用同层工序调整 策略生成备选方案集合，并在其中选取最优方案；提出延时选择策略，当为达到缩短加工时 间目标而选择进行车间迁移时，触发此策略进行叉点工序判断，是否非迁移对结果无影响 或效果更好，根据判断结果安排目标工序加工；所述的调度方法具体实施步骤如下：

步骤1:输入产品加工信息，为产品加工工艺树工序标记层数，设该产品共n层，i=1,表示当前调度层为第i层；

步骤2:判断i<n是否成立，成立转到步骤3;不成立则转到步骤11;

步骤3:应用动态前序加工时间策略对第i层工序排序，得到工序调度顺序，按序依次入队列Q_i;

步骤4:对队列Q;依次出队，并按照该出队顺序在甘特图中预调度；

步骤5:判断预调度过程中当前工序Q_iy是否发生迁移，若判断结果为是转到步骤6;结果为否则转到步骤7;

步骤6:应用延时选择策略，安排目标工序加工位置；

步骤7:第i层工序全部预调度完后，更新第i层工序实际结束时间；

步骤8:在第i层判断该层调度集合中是否被更新的工序的全程路径总长比第i层关键 路径上工序长，若判断结果为是转到步骤9;判断结果为否转到步骤10;

步骤9:应用同层工序调整策略对第i层工序进行调整； 步骤10:更新i的值，令i=i+1;

步骤11:形成产品调度甘特图并输出。

所述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，对所述工艺树的每一层待调度工序集采用动态前序加工时间策略进行降序调度，即调度时综合考虑已调度工序对所述工序的影响，并以此为依据计算路径长度，最后按照降序调度。

所述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，采用静态调度与动态调度相结合的方式在每次预调度结束后，考虑已加工工序占用的时间计算产品总加工时

间，当关键路径上工序计算所得值非最长时，即此刻关键路径上工序被延迟加工，采用同层工序调整策略生成备选方案集合，在其中选取最优方案。

所述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，当为达到缩短加工时间目标而选择进行车间迁移时，采用此策略进行叉点工序判断，是否非迁移对结果无影响或效果更好，根据判断结果安排目标工序加工，从而减少了不必要的车间迁移次数。

有益效果

1.本发明通过对具有相同资源的二车间问题分析，采用动态前序加工时间策略，考虑已加工工序已占用的时间计算路径长度，并降序调度，从而使调度考虑更充分，调度结果更好。

2.本发明对路径长度超过关键路径的工序采用同层工序调整策略，使关键路径上工序在调度过程中路径一直保持最长，将过长路径上的工序进行调整，达到缩短加工总用时的目的，且只在每层中调整，减少了工序调整范围，也减小了复杂度。

3. 本发明针对二车间工序迁移问题采用延时选择策略，边调度边判断边调整，更具灵活性，当发生车间迁移动作时，采用延时选择策略对该工序进行分析，即每次调度时，判断该节点工序是否为叉点工序，是否非迁移对结果无影响或效果更好，根据判断结果安排该工序加工，从而减少了不必要的车间迁移次数。

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所示工艺树的调度结果甘特图。

附图3是现有技术针对附图1所示工艺树的调度结果甘特图。

具体实施方式：

实施例1:

一种动态保证关键路径工序调度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：根据工艺树的结构，从叶节点到根节点设置层数并按层进行调度；采用动态前序加工时间策略预调度，对每一层待调度工序集考虑已加工工序的结束时间，采用静态调度与动态调度相结合的方式计算路径长度并降序预调度，该长度即为预计的产品总加工时间；当关键路径上工序计算所得值非最长时，即此刻关键路径上工序被延迟加工，采用同层工序调整策略生成备选方案集合，并在其中选取最优方案；提出延时选择策略，当为达到缩短加工时间目标而选择进行车间迁移时，触发此策略进行叉点工序判断，是否非迁移对结果无影响或效果更好，根据判断结果安排目标工序加工；所述调度方法具体实施步骤如下：

步骤1:输入产品加工信息，为产品加工工艺树工序标记层数，设该产品共n层，i=1,表示当前调度层为第i层；

步骤2:判断i<n是否成立，成立转到步骤3;不成立则转到步骤11;

步骤3:应用动态前序加工时间策略对第i层工序排序，得到工序调度顺序，按序依次入队列Q_i;

步骤4:对队列Q;依次出队，并按照该出队顺序在甘特图中预调度；

步骤5:判断预调度过程中当前工序Q_iy是否发生迁移，若判断结果为是转到步骤6;结果为否则转到步骤7;

步骤6:应用延时选择策略，安排目标工序加工位置；

步骤7:第i层工序全部预调度完后，更新第i层工序实际结束时间；

步骤8:在第i层判断该层调度集合中是否被更新的工序的全程路径总长比第i层关键 路径上工序长，若判断结果为是转到步骤9;判断结果为否转到步骤10;

步骤9:应用同层工序调整策略对第i层工序进行调整； 步骤10:更新i的值，令i=i+1;

步骤11:形成产品调度甘特图并输出。

实施例2:

上述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，对所述工艺树的每一 层待调度工序集采用动态前序加工时间策略进行降序调度，即调度时综合考虑已调度工序 对所述工序的影响，并以此为依据计算路径长度，最后按照降序调度。

上述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，所述工艺树的每一层待调度工序预调度结束后，根据判断结果调整加工顺序，即在每次预调度结束后，判断初始关键路径在该层的工序路径长度是否最长，若非最长采用同层工序调整策略进行调整，调整目标工序与同层中在二车间相同设备加工工序的加工顺序，并选取最优方案。

上述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，当调度过程中有迁移车间动作发生时，采用延时选择策略对该工序进行分析，即每次调度时，判断该节点是否为叉点工序，根据判断结果安排该工序加工。

实施例3:

上述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，基于综合调度中选取调度策略模块：根据工艺树的结构，从叶节点到根节点设置层数并按层进行调度；采用动态前序加工时间策略预调度，对每一层待调度工序集考虑已加工工序的结束时间， 采用静态调度与动态调度相结合的方式计算路径长度并降序预调度，该长度即为预计的产品总加工时间；当关键路径上工序计算所得值非最长时，即此刻关键路径上工序被延迟加工，采用同层工序调整策略生成备选方案集合，并在其中选取最优方案；提出延时选择策略，当为达到缩短加工时间目标而选择进行车间迁移时，触发此策略进行叉点工序判断，是否非迁移对结果无影响或效果更好，根据判断结果安排目标工序加工。

实施例4:

上述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，如附图1所示，即为一 个在具有相同资源的二车间加工的产品G的工艺树图例，图中共有22个工序，可在4台设备 上加工，每个工序属性信息不同，矩形框内符号含义为：产品工序名/加工设备名/加工时间。

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5:

上述的每个工序属性信息不同，矩形框内符号含义为：产品工序名/加工设备名/加工 时间，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：

步骤1:先对最低层工序调度，依次向下调度，直到根节点工序被调度，即第一层待调度 工序集为{A22};第二层待调度工序集为{A13,A14,A15,A16,A17,A18,A19,A20,A21};第三层待调度工序集为{A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12}; 第三层待调度工序集为{A2,A3,A4,A5}; 第五层待调度工序集为{A1}。

步骤2:对每一层待调度工序集按动态前序加工时间策略进行预调度，考虑已调度完成工序的影响，即在计算路径长度的时候考虑已加工工序的结束时间，并按照降序顺序进行预调度。以第二层调度为例，计算结果如表1所示。

表1第二层待调度工序集动态路径长度

步骤3:当预调度后判断是否关键路径上工序由于已调度工序约束关系或设备占用等原因导致路径长度非最长，当判断结果为是时，采用同层工序调整策略进行工序调整；判断结果为否时，不必调整。以第三层待调度工序集为例，第三层工序的路径长度以及调整之后的长度如表2、表3所示。

表2预调度结束后第三层待调度工序集的路径长度

表3调整后三层待调度工序集的路径长度

步骤4:当调度过程中发生车间迁移动作时，采用延时选择策略进行调度；

步骤5:输出甘特图。

实施例6;

上述的一种动态保证关键路径工序调度的二车间综合调度方法，实例对比：

下面将本发明调度方法与现有的较为优秀的针对具有相同资源的二车间的调度方法 进行实例对比。

附图3为采用现有的较为优秀的针对具有相同资源的二车间的调度方法对附图1所示的图例进行调度的结果甘特图，通过对比附图2和附图3可以看出，采用本文提出的方法产品加工完成时间是28工时，采用现有的较为优秀的方法的产品加工完成时间是32工时。之所以本文方法效果更好，是因为本文采用的动态前序加工时间策略考虑全面易于实现，而且延时选择策略减少了不必要车间迁移次数；同层工序调整策略有效控制了产品总用时，也保证了关键路径上工序路径最长的地位。从图中可以明显的看出两种方法对工序的加工顺序有较大的不同，本文方法对具有相同资源的二车间调度加工操作相对简单，且产品总完成时间较短。

因此，本发明提出的调度方法是对目前具有相同资源的二车间调度方法的优化。

Claims (1)

1.一种动态保证关键路径工序调度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：根据工艺树的结构，从叶节点到根节点设置层数并按层进行调度；采用动态前序加工时间策略预调度，对每一层待调度工序集考虑已加工工序的结束时间，采用静态调度与动态调度相结合的方式计算路径长度并降序预调度，该长度即为预计的产品总加工时间；当关键路径上工序计算所得值非最长时，即此刻关键路径上工序被延迟加工，采用同层工序调整策略生成备选方案集合，并在其中选取最优方案；提出延时选择策略，当为达到缩短加工时间目标而选择进行车间迁移时，触发此策略进行叉点工序判断，是否非迁移对结果无影响或效果更好，根据判断结果安排目标工序加工；所述的调度方法具体实施步骤如下：

步骤1:输入产品加工信息，为产品加工工艺树工序标记层数，设该产品共n层，i=1,表示当前调度层为第i层；

步骤2:判断i<n是否成立，成立转到步骤3;不成立则转到步骤11;

步骤3:应用动态前序加工时间策略对第i层工序排序,得到工序调度顺序，按序依次入队列Q_i;

步骤4:对队列Q;依次出队，并按照该出队顺序在甘特图中预调度；

步骤5:判断预调度过程中当前工序Q_iy是否发生迁移，若判断结果为是转到步骤6;结果为否则转到步骤7;

步骤6:应用延时选择策略，安排目标工序加工位置；

步骤7:第i层工序全部预调度完后，更新第i层工序实际结束时间；

步骤8:在第i层判断该层调度集合中是否被更新的工序的全程路径总长比第i层关键路径上工序长，若判断结果为是转到步骤9;判断结果为否转到步骤10;

步骤9:应用同层工序调整策略对第i层工序进行调整；步骤10:更新i的值，令i=i+1;

步骤11:形成产品调度甘特图并输出。

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