CN113222441A - 考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法 - Google Patents

考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法 Download PDF

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Abstract

考虑双设备协同工序的综合柔性调度算法。柔性综合调度定义为：加工工艺图具有树形结构特征的复杂单产品，其工序节点可以在设备资源中的一台或多台设备上加工，其加工时间不同。目前柔性综合调度方法只考虑工序在加工过程中仅需要一台加工设备进行加工，并未考虑工序在加工过程中需要两台加工设备合作加工的情况，即为双设备协同工序。本发明方法包括如下步骤特征是：针对柔性的双设备协同工序，设计了协同工序驱动策略，确保协同工序优先调度；针对一般柔性工序，设计了设备交叉选择策略，使当前设备驱动时刻的工序尽早完工，从而缩短产品完工时间。

Description

考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法
技术领域
本发明涉及一种考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法。
背景技术
关于存在多设备工序的综合调度方法已有研究，而对于存在双设备协同的柔性综合调度问题，研究成果较少，还需要进一步的研究，在实际生产中，可能存在单个设备无法独立完成加工的工序，需要两个设备共同加工的情况，这两个设备称为该工序的一个协同设备组，并且工序允许在不同的协同设备组上以不同的加工用时加工，要求工序在两个设备上的开始加工时间相同，结束时间相同，加工用时相同。
发明内容
本发明的目的是提供一种考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法；该方法将设备驱动时刻可调度工序集中的工序排序，空闲设备依序选择工序调度；对可调度工序集中的协同工序优先调度，当前设备驱动时刻无空闲协同设备组时，空闲设备对任何工序不予调度，直接开始下一设备驱动时刻，保证了协同工序优先选择设备；对计划调度工序冲突的设备，分别建立设备选择工序集，工序集中的工序交叉选择设备形成预调度方案，选择使设备结束时间早的方案调度，缩短完工时间；
上述的目的通过以下的技术方案实现：
其特征是: 该调度方法包括如下步骤：首先对设备驱动时刻可调度工序集中的工序根据协同工序优先的顺序排序，如果协同工序不唯一，优先调度路径上总工序多的协同工序；其次对后序路径存在协同工序的一般工序按协同工序个数排序，如果后序协同工序个数相同按与协同工序距离近排序；最后对路径上无特殊工序的一般工序按路径上总工序数排序；当可调度工序集中存在协同工序时，采用协同工序驱动策略确定协同工序的开始加工时间和加工设备；最后当可调度工序集中无协同工序或协同工序已调度时，空闲设备调度一般柔性工序，当存在两设备的计划调度工序为同一工序时，采用设备交叉选择策略为空闲设备确定加工工序；按照可调度工序集中工序的顺序，空闲设备依次选择工序调度，直到所有工序调度完毕；
所述的考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，所述的调度方法具体实施步骤如下：
步骤1：输入产品工序及设备信息，构建存在双设备协同工序的柔性加工工艺树；
步骤2：初始时刻T0，将所有叶节点工序加入可调度工序集中，对可调度工序集中工序排序，优先排序协同工序，其次对后序路径存在协同工序的一般工序按协同工序个数排序，如果后序协同工序个数相同按与协同工序距离近排序；最后对路径上无特殊工序的一般工序按路径上总工序数排序；
步骤3：在Tk设备驱动时刻，若可调度工序集中无协同工序或协同工序已调度时，转步骤5；若否，判断首个协同工序是否存在空闲协同设备组，若否，直接开始下一设备驱动时刻；若是，转步骤4；
步骤4：判断该协同工序是否能在用时最短的协同设备组加工，若是，直接在此设备驱动时刻调度该工序；若否，计算比较Ti+1-Ti与tmax-tmin，如果Ti+1-Ti<=tmax-tmin则在此设备驱动时刻调度该工序，否则直接开始下一设备驱动时刻；
步骤5：为每个空闲设备分别建立待加工工序集，并按照可调度工序集中顺序排序，选择待加工工序集中第一个工序为该设备计划调度工序；
步骤6：判断当前空闲设备计划调度工序是否冲突，若否，直接加工计划调度工序；若是，分别建立设备选择工序集，对工序集中的工序交叉选择形成调度方案，当方案存在设备计划调度工序与其他设备冲突时，再次建立设备选择工序集交叉选择设备，在形成所有调度方案中选择使设备结束时间早的方案调度；
步骤7：取加工工序的最早结束时间作为下一设备驱动时刻，更新可调度工序集，转步骤3；
步骤8：判断可调度工序集中的工序是否全部加工完毕，若是，转步骤9；若否，转步骤7；
步骤9：输出调度甘特图，结束；
所述的双设备协同柔性工序，即可在不同协同设备组上以不同加工时间加工的工序，协同设备组中的工序要求同时开始加工同时结束加工，加工时间相同；
所述的协同工序驱动策略，在设备驱动时刻，如果可调度工序集中存在协同工序，判断首个协同工序：如果该协同工序在此设备驱动时刻无空闲可加工协同设备组，则此设备驱动时刻对任何工序不予调度，直接开始下一设备驱动时刻；如果该协同工序可在用时最短的协同设备组加工，直接在此设备驱动时刻调度该工序；如果该协同工序仅可在用时较长的协同设备组加工，计算比较Ti+1-Ti与tmax-tmin，如果Ti+1-Ti<=tmax-tmin则在此设备驱动时刻调度该工序，否则直接开始下一设备驱动时刻；
所述的设备交叉选择策略，在设备驱动时刻，当存在两设备的计划调度工序为同一工序时，分别建立设备选择工序集，工序集中的工序交叉选择设备形成预调度方案，当方案存在设备计划调度工序与其他设备相同时，再次建立设备选择工序集交叉选择设备，最终形成所有调度方案，选择使设备结束时间早的方案调度；
有益效果：
1.本发明针对双设备协同工序的特点，提出协同工序驱动策略，如果当前设备驱动时刻协同工序无空闲可加工协同设备组，则此设备驱动时刻对任何工序不予调度，直接开始下一设备驱动时刻；如果该协同工序可在用时最短的协同设备组加工，直接在此设备驱动时刻调度该工序；如果该协同工序仅可在用时较长的协同设备组加工，计算比较Ti+1-Ti与tmax-tmin，如果Ti+1-Ti<=tmax-tmin则在此设备驱动时刻调度该工序，否则直接开始下一设备驱动时刻，不但确保了对设备要求较高的协同工序尽早加工，而且能够使协同工序在最适合的设备组优先调度；
2.本发明针一般柔性工序的处理，设计了一种交叉选择空闲设备的方式，当存在两设备的计划调度工序为同一工序时，分别建立设备选择工序集，工序集中的工序交叉选择设备形成两种调度方案，当方案存在设备计划调度工序与其他设备相同时，再次建立设备选择工序集交叉选择设备，在最终形成所有调度方案中选择使设备结束时间早的方案调度，缩短完工时间；
附图说明：
附图1是本发明考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法流程图；
附图2是本发明的存在双设备协同工序的柔性加工工艺树；
附图3是本发明针对附图2所示工艺树的调度结果甘特图；
附图4是现有技术对附图2所示工艺树的调度结果甘特图；
具体实施方式：
实施例1：
一种考虑紧双设备协同工序的综合柔性调度方法，其特征是: 该调度方法包括如下步骤：首先对设备驱动时刻可调度工序集中的工序根据协同工序优先的顺序排序，如果协同工序不唯一，优先调度路径上总工序多的协同工序；其次对后序路径存在协同工序的一般工序按协同工序个数排序，如果后序协同工序个数相同按与协同工序距离近排序；最后对路径上无特殊工序的一般工序按路径上总工序数排序；当可调度工序集中存在协同工序时，采用协同工序驱动策略确定协同工序的开始加工时间和加工设备；最后当可调度工序集中无协同工序或协同工序已调度时，空闲设备调度一般柔性工序，当存在两设备的计划调度工序为同一工序时，采用设备交叉选择策略为空闲设备确定加工工序；按照可调度工序集中工序的顺序，空闲设备依次选择工序调度，直到所有工序调度完毕；
实施例2：
步骤1：输入产品工序及设备信息，构建存在双设备协同工序的柔性加工工艺树；
步骤2：初始时刻T0，将所有叶节点工序加入可调度工序集中，对可调度工序集中工序排序，优先排序协同工序，其次对后序路径存在协同工序的一般工序按协同工序个数排序，如果后序协同工序个数相同按与协同工序距离近排序；最后对路径上无特殊工序的一般工序按路径上总工序数排序；
步骤3：在Tk设备驱动时刻，若可调度工序集中无协同工序或协同工序已调度时，转步骤5；若否，判断首个协同工序是否存在空闲协同设备组，若否，直接开始下一设备驱动时刻；若是，转步骤4；
步骤4：判断该协同工序是否能在用时最短的协同设备组加工，若是，直接在此设备驱动时刻调度该工序；若否，计算比较Ti+1-Ti与tmax-tmin，如果Ti+1-Ti<=tmax-tmin则在此设备驱动时刻调度该工序，否则直接开始下一设备驱动时刻；
步骤5：为每个空闲设备分别建立待加工工序集，并按照可调度工序集中顺序排序，选择待加工工序集中第一个工序为该设备计划调度工序；
步骤6：判断当前空闲设备计划调度工序是否冲突，若否，直接加工计划调度工序；若是，分别建立设备选择工序集，对工序集中的工序交叉选择形成调度方案，当方案存在设备计划调度工序与其他设备冲突时，再次建立设备选择工序集交叉选择设备，在形成所有调度方案中选择使设备结束时间早的方案调度；
步骤7：取加工工序的最早结束时间作为下一设备驱动时刻，更新可调度工序集，转步骤3；
步骤8：判断可调度工序集中的工序是否全部加工完毕，若是，转步骤9；若否，转步骤7；
步骤9：输出调度甘特图，结束；
实施例3：
所述的双设备协同柔性工序，即可在不同协同设备组上以不同加工时间加工的工序，可共同完成加工一个双设备协同工序的两个设备为该工序的一个协同设备组，要求工序在协同设备组上同时开始加工同时结束加工，加工时间相同；
所述的协同工序驱动策略，在设备驱动时刻，如果可调度工序集中存在协同工序，判断首个协同工序：如果该协同工序在此设备驱动时刻无空闲可加工协同设备组，则此设备驱动时刻对任何工序不予调度，直接开始下一设备驱动时刻；如果该协同工序可在用时最短的协同设备组加工，直接在此设备驱动时刻调度该工序；如果该协同工序仅可在用时较长的协同设备组加工，计算比较Ti+1-Ti与tmax-tmin，如果Ti+1-Ti<=tmax-tmin则在此设备驱动时刻调度该工序，否则直接开始下一设备驱动时刻；
所述的设备交叉选择策略，在设备驱动时刻，为每个空闲设备分别建立由可在当前设备加工的可调度工序组成的待加工工序集，并按照可调度工序集中的顺序排序，选择待加工工序集中第一个工序为该设备计划调度工序，当存在两设备的计划调度工序为同一工序时，为两设备分别建立设备选择工序集，将该工序与两设备待加工工序集中后一工序分别加入集合，设备选择工序集中的工序交叉选择设备形成预调度方案，当方案存在设备计划调度工序与其他设备相同时，再次建立设备选择工序集交叉选择设备，最终形成所有调度方案，选择使设备结束时间早的方案调度；
实施例4：
上述的考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，如附图1所示，即为本发明的产品加工流程图例，图中介绍了产品加工过程以及用到的方法：
以下将结合附图1中的产品加工流程图来对本技术的具体执行流程进行说明，工序A1、A10、A13、A18、A20为双设备协同柔性工序，工序A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A11、A12、A14、A15、A16、A17、A19、A21为一般柔性工序；
实施例5：
上述的考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，下面将用本调度方法针对附图2所示产品加工工艺树图例执行调度；
初始时刻T0=0，可调度工序集中的工序为A7、A1、A3、A4、A11、A5、A6，排序后的顺序为A1、A4、A6、A7、A3、A5、A11，采取协同工序驱动策略优先调度协同工序A1，A1加工用时最短的设备组(M1，M3)空闲，选择A1在(M1，M3)调度，设备M2空闲，为M2建立待加工工序集并排序：M2：{A4，A7，A5，A11}，设备M2选择计划调度工序A4调度；T1=5时，可调度工序集中工序排序后为：A10、A6、A7、A3、A5、A11，采取协同工序驱动策略优先调度协同工序A10，设备M2空闲，A10无空闲可加工设备组，设备M2不予调度工序，直接开始下一设备驱动时刻；T2=8时，优先调度协同工序A 10在加工用时最短空闲设备组(A1，A3)上调度，设备M2空闲，选择计划调度工序A7调度；T3=15时，可调度工序集中无协同工序，设备M1，M3空闲，为空闲设备M1和M3分别建立待加工工序集并排序：M1：{A6，A3，A5}，M3：{A6，A2，A3，A11}，设备M1和M3的计划调度均为A6产生冲突，采取设备交叉选择策略分别建立设备选择工序集：M1：{A6，A3}，M3：{A6，A2 }，形成两种调度方案：M1:A6,M3:A2和M1:A3,M3:A6；选择使设备结束时间早的方案：A6在M1上加工，A2在M3上加工；按此方法确定的调度次序为：A1、A4、A10、A7、A6、A2、A13、A14、A3、A8、A5、A11、A9、A15、A12、A16、A18、A19、A17、A20、A21，最终输出全部工序调度结果甘特图，如附图3所示；
按照附图1所示流程，采用本调度方法对针对附图2所示产品工艺树调度，直至所有工序加工完成，调度结果甘特图如附图3所示；
实施例6：
上述的考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，实例对比：
下面将本发明调度方法与现有的较为优秀的解决存在多设备工序的综合调度问题的方法进行实例对比；
附图4为采用现有的解决存在多设备工序的综合调度问题的方法针对附图2所示的产品加工工艺树图例调度甘特图；通过对比附图3和附图4可以看出，不仅工序选择的加工设备不同，工序的调度顺序也不同，本发明的调度方法对于解决存在双设备协同工序的综合柔性调度问题有较好的效果，附图4中的方法调度产品的完工时间为88，而本发明方法调度产品的完工时间为71，说明本调度方法有效的缩短了加工总时间；
因此，本发明提出的调度方法是对存在双设备协同工序的综合柔性调度问题的优化。

Claims (5)

1.一种考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，其特征是: 针对柔性的双设备协同工序，设计了协同工序驱动策略，确保协同工序优先调度；针对一般柔性工序，设计了设备交叉选择策略，使当前设备驱动时刻的工序尽早完工，从而缩短产品完工时间。
2.根据权利要求1所述的考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，其特征是：所述的调度方法的具体实施步骤如下：
步骤1：输入产品工序及设备信息，构建存在双设备协同工序的柔性加工工艺树；
步骤2：初始时刻T0，将所有叶节点工序加入可调度工序集中，对可调度工序集中工序排序，优先排序协同工序，其次对后序路径存在协同工序的一般工序按协同工序个数排序，如果后序协同工序个数相同按与协同工序距离近排序；最后对路径上无特殊工序的一般工序按路径上总工序数排序；
步骤3：在Tk设备驱动时刻，若可调度工序集中无协同工序或协同工序已调度时，转步骤5；若否，判断首个协同工序是否存在空闲协同设备组，若否，直接开始下一设备驱动时刻；若是，转步骤4；
步骤4：判断该协同工序是否能在用时最短的协同设备组加工，若是，直接在此设备驱动时刻调度该工序；若否，计算比较Ti+1-Ti与tmax-tmin，如果Ti+1-Ti<=tmax-tmin则在此设备驱动时刻调度该工序，否则直接开始下一设备驱动时刻，Ti表示当前设备驱动时刻；Ti+1表示下一设备驱动时刻；tmax表示该工序最大加工时间；tmin表示该工序最短加工时间；
步骤5：为每个空闲设备分别建立待加工工序集，并按照可调度工序集中顺序排序，选择待加工工序集中第一个工序为该设备计划调度工序；
步骤6：判断当前空闲设备计划调度工序是否冲突，若否，直接加工计划调度工序；若是，分别建立设备选择工序集，对工序集中的工序交叉选择形成调度方案，当方案存在设备计划调度工序与其他设备冲突时，再次建立设备选择工序集交叉选择设备，在形成所有调度方案中选择使设备结束时间早的方案调度；
步骤7：取加工工序的最早结束时间作为下一设备驱动时刻，更新可调度工序集，转步骤3；
步骤8：判断可调度工序集中的工序是否全部加工完毕，若是，转步骤9；若否，转步骤7；
步骤9：输出调度甘特图，结束。
3.根据权利要求1或2所述的考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，其特征是：所述的双设备协同柔性工序，即可在不同协同设备组上以不同加工时间加工的工序，协同设备组上的工序要求同时开始加工同时结束加工，加工时间相同。
4.根据权利要求1或2或3所述的考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，其特征是：所述的协同工序驱动策略，在设备驱动时刻，如果可调度工序集中存在协同工序，优先调度协同工序，如果该协同工序在此设备驱动时刻无空闲可加工协同设备组，则此设备驱动时刻对任何工序不予调度，直接开始下一设备驱动时刻；如果该协同工序可在用时最短的协同设备组加工，直接在此设备驱动时刻调度该工序；如果该协同工序仅可在用时较长的协同设备组加工，计算比较Ti+1-Ti与tmax-tmin，如果Ti+1-Ti<=tmax-tmin则在此设备驱动时刻调度该工序，否则直接开始下一设备驱动时刻。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的考虑双设备协同工序的综合柔性调度方法，其特征是：所述的设备交叉选择策略，在设备驱动时刻，当存在两设备的计划调度工序为同一工序时，分别建立设备选择工序集，工序集中的工序交叉选择设备形成预调度方案，当方案中存在设备的计划调度工序与其他设备相同时，再次建立设备选择工序集交叉选择设备，最终形成所有调度方案，选择使设备结束时间早的方案调度。
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谢志强等: "存在多工序同时结束的多车间逆序综合调度算法", 《吉林大学学报（工学版）》, vol. 48, no. 2, 31 March 2018 (2018-03-31), pages 578 - 587 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116560312A (zh) * 2023-04-21 2023-08-08 吉林师范大学 动态调整设备优先级的柔性综合调度方法
CN116560312B (zh) * 2023-04-21 2024-04-30 吉林师范大学 动态调整设备优先级的柔性综合调度方法

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