CN112365018A - 考虑设备状态的预维护综合调度方法 - Google Patents

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Abstract

一种考虑设备状态的预维护综合调度方法，首先通过损耗系数和设备加工时间得出设备健康损耗，进一步求出当前设备健康值，根据设备健康值判断设备是否需要进行维护，若当前设备健康值不足完成下一道工序的加工则开始预维护活动；若当前该设备的健康值增量足以支持多道连续工序在不使设备健康值低于维护阈值的前提下完成加工，则维护结束，得到加工活动的最终维护方案，该方法有效的减少了维护过频或者维护过剩对整个加工调度所产生的影响，优化了综合调度的结果。

Description

考虑设备状态的预维护综合调度方法
技术领域
本发明涉及一种考虑设备状态的预维护综合调度方法。
背景技术
考虑设备状态的预维护综合调度方法，随着设备的有效加工时间的增加，设备会不断磨损，其状态会随之变化，本方案采用考虑设备状态的预维护策略，在设备健康值到达阈值之前对设备进行有计划的设备维护活动，预维护的时间取决于设备当前的状态以及后续工序的加工时间，本策略能够有效消除故障隐患，保证设备经常处于良好状态，是一种经济、准确、合理的维护优化方式。
目前的综合调度问题经常假设设备可持续运行，没有考虑设备在加工过程可能产生的损耗问题，设备随着生产时间的持续增加，会使得设备产生损耗、腐蚀等，导致设备的健康值不断降低，一旦设备的健康值低于一定阈值，会导致生产出的产品不合格，进一步造成出货、交货延迟，严重时则会对设备造成不可逆的损害，更换设备和延后生产计划则会进一步加大生产成本，因此对设备实施维护管理是非常必要的，目前主流的维护方式为定期维护和预防性维护两种，其目的都是为了确保设备正常运行，降低设备故障风险，规避设备故障停机可能造成的损失，在本方案中提出了一种考虑设备状态的预维护综合调度方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种考虑设备状态的预维护综合调度方法，针对已有研究中对设备的单车间综合调度的不考虑加工过程中对设备的损耗问题，以及考虑维护问题时对维护活动的安排不够灵活，提出存在考虑设备状态的基于设备的预维护综合调度方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种考虑设备状态的预维护综合调度方法是基于同设备后续工序可能对设备造成的损耗而考虑的，如果当前健康值低于某个阀值，即不足以完成后续工序时，需要对设备进行维护，需要考虑设备开始维护时刻后同设备后续工序对该设备可能造成的损耗值，则尽可能多地使一次维护维持更长加工时间，相当于维护时刻前一加工工序的结束时间延长，或加工时间延长，这样既能减少维护次数，也能减少对后续工序加工的影响，具体为当目前健康值不足以加工完成后1道工序时，就立刻开始预维护活动；
所述的一种考虑设备状态的预维护综合调度方法，所述的调度方法具体实施步骤如下：
步骤1：输入设备、工序、加工时间、时间、健康值、损耗系数、维护系数、设备的阈值等信息，建立所有工序的约束关系表；
步骤2：建立一个数组l [n]用来记录工艺树上每个结点的路径长度，计算方法是记在根结点的工序pn路径长度t pn ，从根结点开始向下搜索工艺树，则工序pi的路径长度为其父结点工序pj的路径长度与工序 pi 加工时间之和，即l [ i]=l [ j ]+tpi；；
步骤3：搜索整棵加工工艺树，将工艺树上所有结点按关键路径法，短用时优先策略，层优先策略进行排序，得到工序确定加工顺序的调度集合H；
步骤4：将集合H中的所有工序按照其所在加工设备划分。形成子调度工序集 M1，M2，…，Mm，子工序集内由NMm道工序；
步骤5：判断 M1，M2，…，Mm 是否全为空，若是转第(11)步，否则转第(6)步；
步骤6：判断当前设备的健康值是否能够完成对子工序集内第一道工序的加工，若是转第(7)步，否转第(8)步；
步骤7：加工子工序内的第一道工序，并将其从子工序集内删除，转第(5)步；
步骤8：判断子工序集内现有的NMm道工序是否可以在同一个完整维护周期内完成，若是转第(9)步，否转第(10)步
步骤9：安排预维护活动，预维护时间为W=αTn/β；
步骤10：NMm-1；
步骤11：输出产品加工甘特图；
步骤12：结束。
所述的一种考虑设备状态的预维护综合调度方法，所述工艺树所有节点紧前、紧后关系约束，只有紧前工序全部完成或者没有紧前工序的节点才可以进行加工，采用长路径、短用时、层优先调度方法，使工序的加工顺序横纵兼顾，在考虑设备维护问题时，则考虑一种工序与设备兼顾的方式，基于目前的设备健康状态以及后续工序对设备进行的损耗程度来安排某次的维护活动的开始时间和持续时间，有效的减少了维护过频或者维护过剩对整个加工调度所产生的影响，优化了综合调度的结果。
有益效果：
1. 本发明通过对设备维护问题的分析，在确定工序加工活动时采用长路径、短用时、层优先的方法，工序间的横纵关系兼顾，在安排维护活动时，要考虑设备当前的状态，以及同设备上后续工序的加工时间对设备造成的损耗来确定维护活动的开始时间与持续时间，兼顾考虑了设备的状态以及工序的特点，合理安排维护活动以避免有些设备在一个维护周期内加工时间很短，可能进行了不必要的维护造成维护过剩，或者维护次数过多造成维护资源浪费，有的设备一个维护周期内的加工时间很长却可能维护时间不足，不能使其完全恢复功能造成了维护不足。
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是本发明的方法流程图。
具体实施方式：
实施例1：
一种基于设备状态的预维护综合调度方法，针对目前综合调度方法在处理维护问题时通常以定期维护为主，定期维护的维护活动安排不够灵活，容易产生的一些维护资源浪费问题，本方案提出了考虑设备状态的预维护综合调度方法，基于目前的设备健康状态以及后续工序对设备进行的损耗程度来安排维护活动的，若是设备当前的健康状态不足以加工下一道工序时，便开始预维护活动，维护的时间取决于后续若干工序的加工时间，为使后续工序顺利加工，并且减少维护活动对后续工序加工活动的影响，安排维护活动时因该尽量使维护活动与后续工序的紧前工序并行，针对这一目的本方案提出基于设备状态的预维护策略，有效的减少了维护过频或者维护过剩对整个加工调度所产生的影响，优化了综合调度的结果。
实施例2：
上述的考虑设备状态的预维护综合调度方法，所述的调度方法1具体实施步骤如下：
具体实施步骤
步骤1：输入设备、工序、加工时间、时间、健康值、损耗系数、维护系数、设备的阈值等信息，建立所有工序的约束关系表；
步骤2：建立一个数组l [n]用来记录工艺树上每个结点的路径长度，计算方法是记在根结点的工序pn路径长度t pn ，从根结点开始向下搜索工艺树，则工序pi的路径长度为其父结点工序pj的路径长度与工序 pi 加工时间之和，即l [ i]=l [ j ]+tpi；；
步骤3：搜索整棵加工工艺树，将工艺树上所有结点按关键路径法，短用时优先策略，层优先策略进行排序，得到工序确定加工顺序的调度集合H；
步骤4：将集合H中的所有工序按照其所在加工设备划分，形成子调度工序集 M1，M2，…，Mm，子工序集内由NMm道工序；
步骤5：判断 M1，M2，…，Mm 是否全为空，若是转第(11)步，否则转第(6)步；
步骤6：判断当前设备的健康值是否能够完成对子工序集内第一道工序的加工，若是转第(7)步，否转第(8)步；
步骤7：加工子工序内的第一道工序，并将其从子工序集内删除，转第(5)步；
步骤8：判断子工序集内现有的NMm道工序是否可以在同一个完整维护周期内完成，若是转第(9)步，否转第(10)步
步骤9：安排预维护活动，预维护时间为W=αTn/β；
步骤10：NMm-1；
步骤11：输出产品加工甘特图；
步骤12：结束。
实施例3：
上述的考虑设备状态的预维护综合调度方法，其特征是：所述工艺树所有节点紧前、紧后关系约束，只有紧前工序全部完成或者没有紧前工序的节点才可以进行加工，采用长路径、短用时、层优先策略调度工序，确定工序加工顺序，使用基于设备状态的预维护策略，确定维护的开始时间，当设备当前的健康值不足完成下一道工序的加工时即开始预维护活动，维护活动的持续时间取决于设备工序集内剩余工序的加工总时间，合理安排维护时间，避免维护不足使得维护过频，也避免过度维护造成维护资源的浪费，尽量使得维护活动对设备加工总时间的影响。
上述的考虑设备状态的预维护综合调度方法采用长路径、短用时、层优先策略与基于设备状态的预维护策略，实现了对设备的充分利用，由于该方法既考虑了综合调度方法中对于设备维护问题中容易产生的设备过剩问题也考虑了设备维护不足的问题，提出了预维护的方法，并为可行的计划提供一个合理的调度方案。
实施例4：
一种基于设备状态的预维护综合调度方法，针对目前综合调度方法在处理维护问题时通常以定期维护为主，定期维护的维护活动安排不够灵活，容易产生的一些维护资源浪费问题，本方案提出了考虑设备状态的预维护综合调度方法，基于目前的设备健康状态以及后续工序对设备进行的损耗程度来安排维护活动的，若是设备当前的健康状态不足以加工下一道工序时，便开始预维护活动，维护的时间取决于后续若干工序的加工时间，为使后续工序顺利加工，并且减少维护活动对后续工序加工活动的影响，安排维护活动时因该尽量使维护活动与后续工序的紧前工序并行，针对这一目的本方案提出基于设备状态的预维护策略，有效的减少了维护过频或者维护过剩对整个加工调度所产生的影响，优化了综合调度的结果。
实施例5：
根据工艺树的结构，只有紧前工序全部完成或者没有紧前工序的节点才可以进行加工；采用长路径、短用时、层优先策略确定加工工序的调度顺序，使用基于设备状态的预维护策略，确定维护的开始时间，当设备当前的健康值不足完成下一道工序的加工时即开始预维护活动，维护活动的持续时间取决于设备工序集内剩余工序的加工总时间，合理安排维护时间，避免维护不足使得维护过频，也避免过度维护造成维护资源的浪费，尽量减少维护活动对设备加工总时间的影响。
实施例6：
上述的考虑设备状态的预维护综合调度方法，如附图1所示，即为一个复杂产品A的工艺树图例，图中共有23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7：
采用本方案提出的方法产品加工完成时间是35工时，本方案的优点是在考虑维护问题时，兼顾了设备状态与后续工序会对设备造成的损耗，合理安排了加工时间与维护时间，实现了对设备的充分利用，由于该方法既考虑了综合调度方法中对于设备维护问题中容易产生的设备过剩问题也考虑了设备维护不足的问题，提出了预维护的方法，并为可行的计划提供一个合理的调度方案，从图中可以明显的看出本方案方法对复杂产品在单车间的维护问题上的解决方案更加灵活，避免维护不足使得维护过频，也避免过度维护造成维护资源的浪费，尽量减少维护活动对设备加工总时间的影响。

Claims (4)

1.基于设备状态的预维护综合调度方法，其特征是：该方法主要包括如下步骤：输入设备、工序、加工时间、维护阈值、损耗系数、以及维护系数，并通过计算出设备健康损耗值和设备健康值增量得到当前设备状态，提出基于设备状态的预维护策略，维护活动穿插在加工活动之间，使设备加工活动与维护活动尽量紧凑，为减少维护活动对加工工序完成时间的影响，根据当前设备状态判断是否进行维护，若当前设备健康值不足完成下一道工序的加工则开始预维护活动；若当前该设备的健康值增量足以支持多道连续工序在不使设备健康值低于维护阈值的前提下完成加工，则维护结束，该方法有效的减少了维护过频或者维护过剩对整个加工调度所产生的影响，优化了综合调度的结果。
2.根据权利要求1所述的考虑设备状态的预维护综合调度方法，其特征是：所述的调度方法具体实施步骤如下：
步骤1：输入设备、工序、加工时间、时间、健康值、损耗系数、维护系数、设备的阈值等信息，建立所有工序的约束关系表；
步骤2：建立一个数组 l [n]用来记录工艺树上每个结点的路径长度，计算方法是记在根结点的工序 pn 路径长度 t pn ，从根结点开始向下搜索工艺树，则工序 pi 的路径长度为其父结点工序 pj 的路径长度与工序 pi 加工时间之和，即l [ i ]=l [ j ]+tpi；
步骤3：搜索整棵加工工艺树，将工艺树上所有结点按关键路径法，短用时优先策略，层优先策略进行排序，得到工序确定加工顺序的调度集合H；
步骤4：将集合H中的所有工序按照其所在加工设备划分，形成子调度工序集 M1，M2，…，Mm，子工序集内由NMm道工序；
步骤5：判断 M1，M2，…，Mm 是否全为空，若是转第(11)步，否则转第(6)步；
步骤6：判断当前设备的健康值是否能够完成对子工序集内第一道工序的加工，若是转第(7)步，否转第(8)步；
步骤7：加工子工序内的第一道工序，并将其从子工序集内删除，转第(5)步；
步骤8：判断子工序集内现有的NMm道工序是否可以在同一个完整维护周期内完成，若是转第(9)步，否转第(10)步
步骤9：安排预维护活动，预维护时间为W=αTn/β；
步骤10：NMm-1；
步骤11：输出产品加工甘特图；
步骤12：结束。
3.根据权利要求1或2所述的考虑设备状态的预维护综合调度方法，其特征是：所述的维护阈值、损耗系数、维护系数是指：设备健康值下限、单位时间内设备加工所产生的损耗、单位时间内设备维护所产生的健康值增量。
4.根据权利要求1或2所述的考虑设备状态的预维护综合调度方法，其特征是：基于设备状态的预维护策略指：确定维护的开始时间，损耗系数，该系数与某道工序在设备上加工时间的乘积即表示设备的健康损耗，存在一个维护系数，该系数与某设备所需维护时间的乘积即表示设备健康值的增加，当设备当前的健康值不足完成下一道工序的加工时即开始预维护活动，维护活动的持续时间取决于设备工序集内剩余工序的加工总时间，合理安排维护时间，避免维护不足使得维护过频，也避免过度维护造成维护资源的浪费，尽量使得维护活动对设备加工总时间的影响，实现了对设备的充分利用，由于该方法既考虑了综合调度方法中对于设备维护问题中容易产生的设备维护过剩问题也考虑了设备维护不足的问题，并为可行的计划提供一个合理的调度方案。
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