CN111103857A - 一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法。所述方法能够在保证已加工的工序不受影响的前提下，按照截止时间先后的顺序确定新增工序的生产机器和可用加工时间，并通过评估变动原生产部署可能导致的损失和效益来处理新增工序和原有工序的加工计划冲突。现有的重新调度方法通常是基于机器连续运转不中断的假设提出的，不能处理间隔的可用加工时段，并且搜索机制较为复杂，实施过程耗时较长。本发明适用于间隔可用加工时段的生产场景，且执行步骤简便，能够快速地响应实时重新调度的需求。

Description

一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法
技术领域
本发明涉及离散制造业的生产调度领域，具体涉及一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法。
背景技术
在实际生产过程中，制造类企业随时可能收到新的订单，因此生产车间需要实时调整现有的生产计划，从而保证新生产任务的按时完成。现有的重新调度方法常常基于机器连续运转不中断的假设，使用遗传算法等搜索方法完成重新调度任务，但是在不少制造领域中出于设备维护和检修等方面的考虑，机器通常仅在有间隔的可用加工时段内工作。由于现有方法不能处理间隔的可用加工时段，制造业需要考虑可用加工时段的实时重新调度方法。
现有的重新调度方法(王雷,蔡劲草,邹新.基于可变重调度区间的柔性作业车间动态调度方法:中国,CN107065803B[P].2019-06-21.郭艳东,伦淑娴,杨凯,王巍,苏宪利,周建壮,韩志艳.初始工件带有释放时间的返工工件重调度的分段插入方法:中国,CN103123486B[P].2016-04-13.乔非,叶恺,施斌.面向多重入制造系统在线调度的单台设备匹配重调度方法:中国,CN101833319A[P].2010-09-15.)通常是基于机器连续运转不中断的假设提出的，可用加工时段间隔分布的生产场景需要不同的处理方案。此外，专利(潘全科,李俊青,毛坤.一种流水车间重调度方法:中国,CN103676902B[P].2016-08-17.谢乃明,吴乔,郑绍祥.航空复杂装备结构件车间作业计划及重调度方法:中国,CN109359884A[P].2019-02-19.)提出的遗传算法等搜索方法的机制较为复杂，实施过程耗时较长，不适合处理实时性要求高的重新调度任务。专利(张国辉,葛晓梅,王佳佳,党世杰,吴立辉,宋晓辉.一种基于数据驱动的动态柔性作业车间调度控制方法:中国,CN106094757B[P].2018-12-21.)设计的基于数据驱动的调度方法则需要预先收集作业车间的生产数据，对于不便收集生产数据的调度任务并不适用。
发明内容
本发明的目的是为了补充现有技术中的上述不足，提供一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，该方法在保证已加工的工序不受影响的前提下，首先识别出生产部署不可变更的工序，计算新任务中各个工序的截止时间，并存储在不等长序列的集合V，之后按照截止时间先后的顺序，确定新增工序的生产机器和可用加工时间，对于新增工序和原有工序的加工计划存在冲突的情况，通过评估变动原生产部署可能导致的损失和效益决定是否变更，并且为变更后受到影响的工序重新确定生产部署。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，包括以下步骤：
S1、导入已有的生产计划和工序的截止时间信息；
S2、暂定已有生产计划不变，识别出正在进行加工或者已经处理结束的工序；
S3、根据任务交货时间和工序的加工效率及计划生产数量，计算实时新增的任务的各个工序的截止时间；
S4、构建不等长序列的集合V，记录实时新增任务的各个工序的截止时间；
S5、选择集合V的各个序列中截止时间最近的工序，为其安排加工时段；
S6、从集合V的对应序列中删去被选中的工序，如果该序列不再包含任何工序，则从集合V中删去该序列；
S7、重复步骤S5～S6直至集合V为空集；
S8、企业制造执行系统(MES)载入重新调度得到的生产计划，按照生产计划执行后续的工序。
进一步地，步骤S2中，所有原定开始加工时间不晚于当前时间的工序都属于正在进行加工或者已经处理结束的工序。
进一步地，步骤S3中，工序的截止时间从任务交货时间起逆向推算；工序的截止时间不得大于同一任务下一工序的开始时间；工序的截止时间w与开始时间s之间的可用加工时段{[g1,h1],[g2,h2],…,[gn,hn]}满足以下关系：
Figure BDA0002329324370000031
其中，p是工序的加工效率，u是计划生产数量，n是截止时间w与开始时间s之间可用加工时段的数量，gi,hi分别是其中第i段可用加工时段的起始时刻和终止时刻。
进一步地，步骤S4中，集合V包含若干个不等长的序列，每个序列对应一个新增的任务，序列中对应任务的所有工序按加工先后关系排列。
进一步地，步骤S5具体包括以下步骤：
S5.1、对于被选中工序的所有可用机台，若在截止时间之前存在尚未被分配且时长足以完成被选中工序的生产过程的加工时段，则将被选中工序的开始时间设为该加工时段的起始时间，跳至步骤S6；否则进行步骤S5.2；
S5.2、判断被选中工序的加权截止时间是否小于部分已分配工序的加权截止时间，若是，则将被选中工序安排在其中加权截止时间最大的工序之前，并将因此受到影响的工序作为独立序列加入到集合V中，否则将被选中的工序安排在其中结束时间最小的工序之后。
进一步地，步骤S5.2中，加权截止时间
Figure BDA0002329324370000032
的计算公式如下：
Figure BDA0002329324370000041
其中，t是当前时刻，m是工序所属任务的工序总数，l是其后置工序的序号，uj是任务第j个工序的计划生产数量，pj是任务第j个工序的生产效率。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1)本发明能基于机器的可用加工时段，在原生产计划的基础上结合新增生产任务重新制定生产计划。
2)本发明可通过对生产任务数据和历史信息的直接处理快速生成新的生产计划，与遗传算法等搜索方法相比实施过程更加简便且耗时较短，适合有快速响应要求的生产场景。
附图说明
图1是本发明一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的实施过程更加清楚，下面将结合本发明实施例以及附图对本发明的具体实施进行描述。
实施例：
一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，包括以下步骤：
S1、导入已有的生产计划和工序的截止时间信息；
S2、暂定已有生产计划不变，识别出正在进行加工或者已经处理结束的工序；
所有原定开始加工时间不晚于当前时间的工序都属于正在进行加工或者已经处理结束的工序。
S3、根据任务交货时间和工序的加工效率及计划生产数量，计算实时新增的任务的各个工序的截止时间；
工序的截止时间从任务交货时间起逆向推算；工序的截止时间不得大于同一任务下一工序的开始时间；工序的截止时间w与开始时间s之间的可用加工时段{[g1,h1],[g2,h2],…,[gn,hn]}满足以下关系：
Figure BDA0002329324370000051
其中，p是工序的加工效率，u是计划生产数量，n是截止时间w与开始时间s之间可用加工时段的数量，gi,hi分别是其中第i段可用加工时段的起始时刻和终止时刻。
S4、构建不等长序列的集合V，记录实时新增任务的各个工序的截止时间；
集合V包含若干个不等长的序列，每个序列对应一个新增的任务，序列中对应任务的所有工序按加工先后关系排列。
S5、选择集合V的各个序列中截止时间最近的工序，为其安排加工时段；具体包括以下步骤：
S5.1、对于被选中工序的所有可用机台，若在截止时间之前存在尚未被分配且时长足以完成被选中工序的生产过程的加工时段，则将被选中工序的开始时间设为该加工时段的起始时间，跳至步骤S6；否则进行步骤S5.2；
S5.2、判断被选中工序的加权截止时间是否小于部分已分配工序的加权截止时间，若是，则将被选中的工序安排在其中加权截止时间最大的工序之前，并将因此受到影响的工序作为独立序列加入到集合V中，否则将被选中的工序安排在其中结束时间最小的工序之后；
加权截止时间
Figure BDA0002329324370000052
的计算公式如下：
Figure BDA0002329324370000053
其中，t是当前时刻，m是工序所属任务的工序总数，l是其后置工序的序号，uj是任务第j个工序的计划生产数量，pj是任务第j个工序的生产效率。
S6、从集合V的对应序列中删去被选中的工序，如果该序列不再包含任何工序，则从集合V中删去该序列；
S7、重复步骤S5～S6直至集合V为空集；
S8、企业制造执行系统(MES)载入重新调度得到的生产计划，按照生产计划执行后续的工序。

Claims (6)

1.一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、导入已有的生产计划和工序的截止时间信息；
S2、暂定已有生产计划不变，识别出正在进行加工或者已经处理结束的工序；
S3、根据任务交货时间和工序的加工效率及计划生产数量，计算实时新增的任务的各个工序的截止时间；
S4、构建不等长序列的集合V，记录实时新增任务的各个工序的截止时间；
S5、选择集合V的各个序列中截止时间最近的工序，为其安排加工时段；
S6、从集合V的对应序列中删去被选中的工序，如果该序列不再包含任何工序，则从集合V中删去该序列；
S7、重复步骤S5～S6直至集合V为空集；
S8、企业制造执行系统(MES)载入重新调度得到的生产计划，按照生产计划执行尚未处理的工序。
2.根据权利要求1中所述的一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，其特征在于，步骤S2中，所有原定开始加工时间不晚于当前时间的工序都属于正在进行加工或者已经处理结束的工序。
3.根据权利要求1中所述的一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，其特征在于，步骤S3中，工序的截止时间w从任务交货时间起逆向推算；工序的截止时间不得大于同一任务下一工序的开始时间；工序的截止时间w与开始时间s之间的可用加工时段{[g1,h1],[g2,h2],…,[gn,hn]}满足以下关系：
Figure FDA0002329324360000011
其中，p是工序的加工效率，u是计划生产数量，n是截止时间w与开始时间s之间可用加工时段的数量，gi,hi分别是其中第i段可用加工时段的起始时刻和终止时刻。
4.根据权利要求1中所述的一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，其特征在于，步骤S4中，集合V包含若干个不等长的序列，每个序列对应一个新增的任务，序列中对应任务的所有工序按加工先后次序排列。
5.根据权利要求1中所述的一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，其特征在于，步骤S5具体包括以下步骤：
S5.1、对于被选中工序的所有可用机台，若在截止时间之前存在尚未被分配且时长足以完成被选中工序的生产过程的加工时段，则将被选中工序的开始时间设为该加工时段的起始时间，跳至步骤S6；否则进行步骤S5.2；
S5.2、判断被选中工序的加权截止时间是否小于部分已分配工序的加权截止时间，若是，则将被选中工序安排在其中加权截止时间最大的工序之前，并将因此受到影响的工序作为独立序列加入到集合V中，否则将被选中的工序安排在其中结束时间最小的工序之后。
6.根据权利要求5中所述的一种考虑可用加工时段的实时重新调度方法，其特征在于，步骤S5.2中，加权截止时间
Figure FDA0002329324360000021
的计算公式如下：
Figure FDA0002329324360000022
其中，t是当前时刻，m是工序所属任务的工序总数，l是其后置工序的序号，uj是任务第j个工序的计划生产数量，pj是任务第j个工序的生产效率。
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