CN112070410A - 存在子树工序集冲突调整的综合调度方法 - Google Patents

存在子树工序集冲突调整的综合调度方法 Download PDF

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贾晴
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Abstract

一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法。工艺树一次拆分形成的子树工序集之间的相互合并需要考虑工序之间的约束条件以及多设备之间的相互约束关系。综合调度目前的而研究大多数以动态关键路径、拟关键路径等为主。并没有考虑到将工艺树一次拆分并使其子树工序集相互合并的情况。本发明方法包括如下步骤：首先通过对工艺树的一次拆分形成若干子树工序集即子树幂；其次，根据子树幂的各个子树工序集按优先级顺序进行一次合并，合并时若产生冲突则对备选子树工序集的最末工序进行调整；然后根据动态调整思想，进行动态调整，确定工序的加工顺序。本发明用于存在子树工序集冲突调整的综合调度。

Description

存在子树工序集冲突调整的综合调度方法
技术领域
本发明涉及一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法。
背景技术
子树工序集冲突调整综合调度定义为：加工具有树形结构特征的复杂单产品，其各个工序之间的关系遵从树状结构的先后顺序关系。
目前综合调度方法大多通过动态关键路径以及拟关键路径以及长路径优先来进行调度顺序的确定。存在子树工序集冲突调整的综合调度方法使工序与工序、工序与设备、设备与设备之间的串行以及并行加工得到更好的调节，使调度问题的成本减少，复杂度降低。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前一般综合调度问题，导致产品生产成本过高的问题，提供一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，采用一次拆分工艺树模型，首先对拆分后的子树工序幂中的子树工序集进行优先级设置；其次，根据子树工序集的优先级进行相互合并处理，根据备选子树工序集最末工序插入子树加工工序集调整；然后根据动态调整思想，进行动态调整，确定工序的调度顺序。
根据权利要求1所述的一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，所述的调度方法的具体实施步骤如下：
步骤1：根据产品加工信息构造加工工艺树，将工艺树中所有工序设计为虚拟工序，使加工工艺树变为虚拟加工工艺树；
步骤2：对虚拟加工工艺树进行根节点拆分，拆除当前虚拟加工工艺树根节点并对其单独保存；
步骤3：对拆分后形成若干子树工序集称为子树幂进行保存；
步骤4：对子树幂中的各个子树工序集进行预调度；
步骤5：对步骤4预调度得到的各个子树工序集预调度结果进行长度的对比，优先选取长度最长的子树工序集并按由大到小顺序排列，若长度相同则采用时间长短进行对比，选取时间最长的子树工序集并按从大到小的顺序排列；
步骤6：根据步骤5比对结果，采用子树工序集最长和子树工序集耗时最大，对子树幂中的各个子树工序集进行优先级设置；
步骤7：根据步骤6所设置优先级对各个子树集进行标号处理若存在用时相同则标相同号，表示优先级相同其余子树工序集编号顺延；
步骤8：判断加工子树工序集耗时是否相同，若存在最常用时一致，则采用子树工序集中工序数最多策略进行备选子树工序集的选取；
步骤9：按步骤8得到的备选子树工序集以及步骤7所标号的顺序进行对子树基础加工工序集和备选工序集合并处理；
步骤10：合并时若产生工序之间冲突则采用冲突调节规则对该组合并工序进行调节，通过对后插入的预调度子树工序集的最后工序进行依次向后移动直至其成为合并后的最末工序；
步骤11：对比步骤10中的各组对比结果，选择调度结果最短调度顺序记为Li；
步骤12：对后插入的预调度子树工序集的最后工序依次向前移动直至该工序调度时间与当前后插入预调度子树工序集时间相同，选择调度结果最短调度顺序记为Lj；
步骤13：对比Li和Lj，若Li>Lj则选取步骤10的调度顺序为当前基础加工子树工序集，反之则选取步骤11的调度顺序为当前基础加工子树工序集并等待下个备选子树工序集的进入；
步骤14：判断子树工序集是否为空，若不为空则转步骤8，若为空则转步骤15；
步骤15：整合基础加工工序集调度结果将结果保存；
步骤16:将步骤15结果以及步骤2中的根节点的结果整合预调度结束；
步骤17: 将步骤16预调度结果作为调度结果并保存；
步骤18: 输出调度结果甘特图。
有益效果：
1. 本发明通过考虑拆分子树以及子树工序集相互合并冲突调节来对工艺树的调度优化问题：以往的综合调度问题大多都是由动态关键路径，拟关键路径等来解决此问题。本发明采用①根据工序之间的条件性约束，形成工艺树，并对工艺树进行一次拆分，形成若干子树工序集，降低调度基数，降低时间复杂度；②根据子树的层次遍历以及子树的条件性约束来确定子树预调度顺序；根据各个子树集的预调度时间以及工序长度采用最长时间最长工序进行顺序合并；③采用冲突调整思想，使工序集在相互合并时所产生的工序冲突进行调整。使工序的调度满足工序本身的条件性约束。
本发明首次在不采用路径算法通过在一次拆分工艺树条件下所形成的子树工序集的合并进行调整，形成调度结果的过程，进一步降低算法时间复杂度。通过对每步的合并调节的预调度减少了所用工时，使产品在调度过程中的结果得到了优化。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是附图1中确定产品调度过程示意图。
附图3是附图1中确定工序调度顺序流程图。
附图4是本发明的加工任务图示例。
附图5是本发明针对附图4所示任务图示例的调度结果甘特图。
附图6是现有技术对附图4所示任务图示例的调度结果甘特图。
具体实施方式：
实施例1：
一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，该方法包括如下步骤：
一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，采用一次拆分多次合并模型，首先通过一次拆分工艺树形成子树幂；其次，根据纵向后序遍历以及用时长度来进行对子树幂中的各个子树工序集优先级的设定；然后根据冲突调整思想，进行动态调整，确定工序的调度顺序。
实施例2：
一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，所述的调度方法具体实施步骤如下：
步骤1：根据产品加工信息构造加工工艺树，将工艺树中所有工序设计为虚拟工序，使加工工艺树变为虚拟加工工艺树；
步骤2：对虚拟加工工艺树进行根节点拆分，拆除当前虚拟加工工艺树根节点并对其单独保存；
步骤3：对拆分后形成若干子树工序集称为子树幂进行保存；
步骤4：对子树幂中的各个子树工序集进行预调度；
步骤5：对步骤4预调度得到的各个子树工序集预调度结果进行长度的对比，优先选取长度最长的子树工序集并按由大到小顺序排列，若长度相同则采用时间长短进行对比，选取时间最长的子树工序集并按从大到小的顺序排列；
步骤6：根据步骤5比对结果，采用子树工序集最长和子树工序集耗时最大，对子树幂中的各个子树工序集进行优先级设置；
步骤7：根据步骤6所设置优先级对各个子树集进行标号处理若存在用时相同则标相同号，表示优先级相同其余子树工序集编号顺延；
步骤8：判断加工子树工序集耗时是否相同，若存在最常用时一致，则采用子树工序集中工序数最多策略进行备选子树工序集的选取；
步骤9：按步骤8得到的备选子树工序集以及步骤7所标号的顺序进行对子树基础加工工序集和备选工序集合并处理；
步骤10：合并时若产生工序之间冲突则采用冲突调节规则对该组合并工序进行调节，通过对后插入的预调度子树工序集的最后工序进行依次向后移动直至其成为合并后的最末工序；
步骤11：对比步骤10中的各组对比结果，选择调度结果最短调度顺序记为Li；
步骤12：对后插入的预调度子树工序集的最后工序依次向前移动直至该工序调度时间与当前后插入预调度子树工序集时间相同，选择调度结果最短调度顺序记为Lj；
步骤13：对比Li和Lj，若Li>Lj则选取步骤10的调度顺序为当前基础加工子树工序集，反之则选取步骤11的调度顺序为当前基础加工子树工序集并等待下个备选子树工序集的进入；
步骤14：判断子树工序集是否为空，若不为空则转步骤8，若为空则转步骤15；
步骤15：整合基础加工工序集调度结果将结果保存；
步骤16:将步骤15结果以及步骤2中的根节点的结果整合预调度结束；
步骤17: 将步骤16预调度结果作为调度结果并保存；
步骤18: 输出调度结果甘特图。
实施例3：
上述的一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，减少约束复杂度，降低算法时间复杂度：
工序集在相互合并时会产生位置冲突，以至于产生工序位置移动，同时当前冲突工序以及其后序工序的位置依次变化，引发算法时间复杂的的增加。针对此问题在选用合并工序集时让长工序集、长用时工序集优先合并有利于移动的减少，减少用时。与此同时选择对后插入工序集的最末工序的位置调整，其前序工序依次动态调整更加在保证调度时间减少的同时更大的保证了其时间复杂度的减少。
实施例4：
上述的一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，确定子树工序集合并顺序：
去掉工艺树的根节点之后形成多个子树工序集，将其通过后序遍历来设置纵向优先级关系，当纵向优先级一致时，采用长用时策略来设置其优先级关系。各个子树工序集之间横向优先级同级，冲突调节时横向考虑设备占用关系来确定横向优先级，通过优先级顺序选出子树工序集中的备选工序集进行插入。从而确定子树工序集插入顺序。
实施例5：
上述的一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，确定工序调度顺序：
通过子树工序集冲突调整策略对相互合并的子树工序集中工序位置的确定，使传统工艺树转化为子树工序集，当对子树工序集调度时，不但要满足工序加工的前后位置关系的约束条件，还需要调控当前插入过来的工序集的工序的前后约束关系，所以在相互合并时为了减少工序移动次数以及减少工序移动树，首先解决调度工序集和插入工序集的选择，为工序幂中各个工序集设置优先级关系，确定基础加工子树工序集以及备选子树工序集。然后解决最后插入工序集最末工序，对该工序的位置进行确定，对其前序工序依次动态调整选出调度用时最少调度次序以及位置关系，最后确定子树幂的预调度顺序。考虑到子树拆分时工序集的多集合数目关系，因此，调度工序集的工序数以及工序长度相同时，拆分后靠近左侧的子树。
实施例6：
上述的一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，本技术主要针对加工工艺图具有树形结构的复杂产品的综合调度任务，通常采用加工工艺树图来表示，调度目标是在满足约束条件的情况下为工序在甘特图中确定位置。如附图4所示，每个节点表示工序节点的编号；每个节点包含加工设备、加工时长。加工工艺树图能够清晰明了地表示加工任务节点之间的关系。
整个任务图由根节点和根节点的子孙节点构成。在综合调度中，加工树边的指向意义：被指向节点是出发节点的紧后工序，也叫父节点工序；反之可以认为出发节点是被指向节点的紧前工序，也叫孩子节点。
实施例7：
上述的一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，如附图4所示，产品M由17个工序组成，在3台设备上加工，例如M15表示工序15需要在设备m2上加工20工时。根据表1得到拆分子树工序集合并顺序、各个工序集中的工序数、工序节点、路径长度。
根据表的顺序进行对工序集的合并，并对其进行冲突调节。得到结果如附图5所示任务完工时间150工时，即如附图5所示每个工序的加工时间和总工时为150。调度过程结束。
表1子树工序集合并前优先级设置表
优先级 工序数 节点 路径长度
1 7 M4 M8 M9 M14 M15 M16 M17 145
2 5 M3 M6 M7 M12 M13 90
3 4 M2 M5 M10 M11 80
实施例8：
上述的一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，实例对比：
将一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法与现有的比较优秀的综合调度算法的对比。（如，设备空闲事件驱动优化算法）进行调度得180工时，得到甘特图如附图6所示。
因此，本发明是全新的方法，用于加工工艺图具有树形结构特征的复杂产品的综合调度任务。

Claims (2)

1.一种存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，其特征是：采用拆分树子树嵌入冲突调节优化模型，①根据工序之间的条件性约束，形成工艺树，并对工艺树进行一次拆分，形成若干子树工序集，降低调度基数；②子树拆分设置横纵优先级，根据子树的层次遍历以及子树的条件性约束来确定子树预调度顺序；③子树的拆分合并过程根据各个子树集的预调度时间以及工序长度采用当前子树工序集耗时长短以及当前工序集所包含的工序个数多少，进行顺序合并；④采用子树冲突调整思想，对工序集在相互合并嵌入时所产生的工序冲突进行调整，使工序的调度满足工序本身的条件性约束，最终达成优化调度过程的效果，解决了存在子树工序集冲突调整的问题。
2.根据权利要求1所述的存在子树工序集冲突调整的综合调度方法，所述的调度方法的具体实施步骤如下：
步骤1：根据产品加工信息构造加工工艺树，将工艺树中所有工序设计为虚拟工序，使加工工艺树变为虚拟加工工艺树；
步骤2：对虚拟加工工艺树进行根节点拆分，拆除当前虚拟加工工艺树根节点并对其单独保存；
步骤3：对拆分后形成若干子树工序集称为子树幂进行保存；
步骤4：对子树幂中的各个子树工序集进行预调度；
步骤5：对步骤4预调度得到的各个子树工序集预调度结果进行长度的对比，优先选取长度最长的子树工序集并按由大到小顺序排列，若长度相同则采用时间长短进行对比，选取时间最长的子树工序集并按从大到小的顺序排列；
步骤6：根据步骤5比对结果，采用子树工序集最长和子树工序集耗时最大，对子树幂中的各个子树工序集进行优先级设置；
步骤7：根据步骤6所设置优先级对各个子树集进行标号处理若存在用时相同则标相同号，表示优先级相同其余子树工序集编号顺延；
步骤8：判断加工子树工序集耗时是否相同，若存在最常用时一致，则采用子树工序集中工序数最多策略进行备选子树工序集的选取；
步骤9：按步骤8得到的备选子树工序集以及步骤7所标号的顺序进行对子树基础加工工序集和备选工序集合并处理；
步骤10：合并时若产生工序之间冲突则采用冲突调节规则对该组合并工序进行调节，通过对后插入的预调度子树工序集的最后工序进行依次向后移动直至其成为合并后的最末工序；
步骤11：对比步骤10中的各组对比结果，选择调度结果最短调度顺序记为Li；
步骤12：对后插入的预调度子树工序集的最后工序依次向前移动直至该工序调度时间与当前后插入预调度子树工序集时间相同，选择调度结果最短调度顺序记为Lj；
步骤13：对比Li和Lj，若Li>Lj则选取步骤10的调度顺序为当前基础加工子树工序集，反之则选取步骤11的调度顺序为当前基础加工子树工序集并等待下个备选子树工序集的进入；
步骤14：判断子树工序集是否为空，若不为空则转步骤8，若为空则转步骤15；
步骤15：整合基础加工工序集调度结果将结果保存；
步骤16:将步骤15结果以及步骤2中的根节点的结果整合预调度结束 ；
步骤17: 将步骤16预调度结果作为调度结果并保存；
步骤18: 输出调度结果甘特图。
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