考虑串行工序紧密度的择时综合调度算法

针对目前综合调度算法在处理一般综合调度问题时为了兼顾加工工艺树中工序的并行处理,忽略串行工序之间紧密度,影响调度结果的问题,提出考虑串行工序紧密度的择时综合调度算法。该算法提出工序序列排序策略,从工艺树的整体结构出发,将其划分成内部工序只具有串行关系的工序序列,根据工序序列的长短确定其调度顺序;提出择时调度策略,结合工艺树自身特点,为调度工序选择若干合法加工时间点,分别在每个时间点调度工序,得到该工序的试调度方案集合,从其中选择加工总用时最小的方案作为工序调度方案,若不唯一,则选择工序加工时间最早的方案。实例表明,该算法既保证并行工序的并行处理,又有效提高串行工序的紧密度,优化了综合调度的结果。     

基于邻域渲染的二车间综合调度算法

针对如何将复杂产品工序有效地分配到具有相同设备资源的两车间加工的问题,提出了基于邻域渲染的二车间综合调度算法。该算法为了实现产品加工尽早结束,提出关键设备均衡策略,将关键设备上的所有加工工序预先按并行加工时间最长方案均衡的分配到二车间;为了减少两车间之间的迁移次数,提出邻域渲染策略和同设备工序车间选择策略,通过计算未分配加工车间工序的邻域加工工序的渲染因子和影响因子确定其所在的加工车间;为了提高调度效率,采用动态关键路径策略和短用时策略确定工序调度次序,按序确定工序的加工车间和开始加工时间。分析和实例表明,所提出的算法产品加工时间较短、工序迁移次数较少且不增加算法复杂度。     

柔性作业车间动态调度方法研究

针对一类复杂工序的柔性作业车间的动态调度问题,提出了一种基于工序树的调度方案及算法。调度算法中采用多叉树形式的工序树,工序树是一种适用于作业车间调度的柔性工艺规划描述方法,工序树经过泛化和变形可以涵盖多种具体的工序样式。调度算法通过通信网络实时地获取加工车间中设备的工作状态,结合加工任务中所有产品的状态变迁,依据由加工任务的约束条件预先确定的优先调度规则,动态地生成加工任务作业进程表。算法实例的结果验证了调度方案及算法的有效性。     

基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度算法

针对静态重叠时间段在实际加工过程中并非一定重叠,导致工序并行处理效果不佳的问题,提出基于设备驱动和实质路径的复杂单产品动态并行综合柔性调度算法。该算法先按最短加工时间为工序选择计划加工设备,初步缩小工序加工设备的选择范围;再采用空闲设备驱动策略动态确定并行工序,对并行工序按提出的并行优化分配策略和最早加工结束策略确定并行加工设备。在采用并行优化分配策略时,运用实质短路径策略,避免了某空闲设备上存在多个只能串行加工的工序时,出现较长实质路径的情况。由于该算法在每一个设备驱动时刻,动态的分配可重叠加工的工序到不同的设备上同时加工,实现工序间实质性的并行处理。实例表明:该算法在不提高算法复杂度的前提下,不仅兼顾设备驱动策略和动态实质短路径策略的优点,而且提高了复杂单产品综合柔性调度设备利用率和并行处理率,缩短产品的完成时间。     

加工工序非紧密衔接的车间调度策略

针对以往车间调度算法忽略非紧密衔接工序调度,从而导致调度结果不精确这一情况,提出了一种考虑工序间空闲时间延迟约束的调度策略,即解决加工工序非紧密衔接调度问题的方法。该方法在对由延迟约束造成的工序非紧密衔接型调度问题进行定义和研究的基础上,提出了标准工序、延迟工序和扩展加工工艺树概念。设计了一种将延迟约束转换为顺序约束的转换策略,使得转换后的非紧密衔接工序变为虚拟紧密衔接工序,并可采用经典车间调度算法调度。实例验证表明,该调度策略可有效地解决非紧密衔接工序调度问题,可在不增加算法复杂度的情况下,得到更为实用的调度方案。     

考虑层级调度次序的资源协同综合调度算法

针对同层工序数量较多的多品种单件或小批量复杂产品的综合调度问题,以优化产品加工的时间成本和提高设备利用率为目标,提出了考虑层级调度次序的资源协同综合调度算法。算法设计了三级调度策略,首先是优先级调度策略,提高了工序间纵向加工的紧密度;其次是叶节点调度策略,实现了横向工序的并行优化;最后是短用时调度策略,充分利用了设备的空闲时间,提高了设备利用率。利用基于Petri网的生产过程模型进行调度仿真,实验结果表明了算法的有效性和可行性。     

2个加工时间不同工序组批的嵌套批综合调度算法

针对已有的批加工工序数为2的批综合调度算法,没有考虑组批工序不同和后续工序中存在组批工序的情况,不能适用于更复杂的批综合调度问题,提出求解2个加工时间不同工序组批的嵌套批综合调度算法。该算法根据批处理工序加工时间不同的特点,定义串行衔接时间和并行衔接时间;提出判断组批的余差比较策略;当可与等待工序一同批处理的工序不唯一时,采用组批前移最大化策略确定组批处理工序;当准备组批处理工序的后续工序中存在组批工序时,在余差比较策略中加入嵌套优化策略确定该工序是否组批;由于组批工序的后续工序较多且对调度结果影响较大,采用前续工序优先策略使组批工序尽早加工。理论分析和实例表明,提出的算法可解决2个加工时间不同工序组批的嵌套批综合调度问题。     

基于设备空闲事件驱动的综合调度算法

针对基于拟关键路径法(Allied criticai path method,ACPM)的综合调度算法按路径长度确定工序的调度次序,形成工序组间的并行处理,使设备产生较多空闲时间的问题,提出基于设备空闲事件驱动的综合调度算法.该算法主要是根据空闲设备选择加工工序,思路是以每次工序加工结束作为一次设备空闲事件,驱动空闲设备进行一次可调度工序的寻找:如果可调度工序唯一,则调度此工序;如果可调度工序不唯一,选择父结点路径长的工序;如果父结点最长路径相同,选择用时短的工序.由于该算法在调度工序时不考虑工序序列且以设备空闲驱动,使得该算法按工序并行处理且能充分利用设备空闲时间,避免基于ACPM法产生较多设备空闲时间的问题.另外,由于该算法无需判断空闲时间段的大小、相同设备间的使用均衡和无需空闲设备频繁检测可调度工序,可节约大量的判断操作.实例表明所提出的算法不仅比系列ACPM法设备利用率都高,而且简便可行.     

存在设备无关延迟约束的综合柔性调度算法

针对加工和装配综合的柔性调度中忽略工序间存在设备无关延迟约束导致调度结果不精确的问题,提出存在设备无关延迟约束的综合柔性调度算法。该算法通过将设备无关延迟时间转换为设备无关延迟工序,提出存在设备无关延迟约束的综合柔性调度工艺模型;通过将设备无关延迟约束工序转换为顺序约束工序的策略,将存在设备无关延迟约束的柔性加工问题转换为一般柔性加工问题;对一般柔性加工问题采用短用时策略和设备均衡策略确定标准工序的加工设备,将一般柔性加工问题简化为一般综合调度问题并用长路径优先策略调度;对于路径长度相等且在同一设备上加工的标准工序,提出调度前续短路径策略选择调度工序。实例表明,该算法通过考虑设备无关延迟约束时间使综合柔性调度的结果更精确并且能减少产品总的加工时间。     

存在预启动设备的综合调度算法

针对目前综合调度研究中没有考虑存在预启动设备的情况,忽略预启动时间对整体加工时间影响的问题,提出存在预启动设备的综合调度算法.该算法在预启动设备处于空闲状态时采用提出的预启动长路径优先策略,在预启动设备处于工作状态时采用提出的预启动短路径优先策略,以提高预启动设备的并行化和减少了设备的预启动次数;采用提出的调整序列确定策略,确定产生设备空闲时间段的工序为调整目标;采用提出的可调序列工序调整策略,对产生设备空闲的工序的前序工序按层序对其加工时间进行调整,以提高设备的利用率.实例说明提出的算法解决了存在预启动设备的综合调度问题,有一定理论和实际意义.     

存在多设备工序的综合调度算法

针对工序集中存在需要多台设备协同完成加工的多设备工序的综合调度问题,提出一种把多设备工序设计成在多个相关设备上同时加工的多个虚拟工序的方法。该算法把产品加工树转化为多设备工序被设计成虚拟工序组的虚拟加工工艺树,为了优先调度虚拟工序组,将虚拟加工工艺树分解为以虚拟工序组为根结点的子树和剩余标准工序组成的子树,优先调度以虚拟工序组为根结点的子树;当以虚拟工序组为根结点的子树不唯一时,按子树上虚拟工序组个数多少确定子树的调度次序;对每个以虚拟工序组为根结点的子树,优先调度虚拟工序组个数较多的路径上工序;为了使相关虚拟工序同时开始加工,提出虚拟工序动态调整策略。理论分析和实例表明,所提出的调度算法能够较好地解决存在多设备工序的综合调度问题。     

基于深度强化学习的工序交互式智能体Job shop调度方法

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem, JSSP)因NP-难属性难以快速获得优质解,以及生产场景随机扰动所导致的频繁重调度等求解难题,基于深度强化学习提出一种新颖的交互式工序智能体(Interactive operation agent, IOA)调度模型框架。在分析工序间工艺路线和加工设备约束关系的基础上,将Job shop的加工工序构建为工序智能体,设计工序智能体间的交互机制,智能体依据彼此关系进行特征交互并更新自身的特征向量,并基于工序特征和最早加工时间设计拟合动作值函数的深度神经网络,调度模型根据系统状态和工序智能体特征即可生成调度策略。采用Double DQN算法训练IOA调度模型,引入经验回放机制消除序列训练样本间的相关性,训练好的模型可以快速生成高质量的调度方案,并在机器发生故障时能够有效执行重调度策略。试验结果表明所提出的IOA调度方法优于贪婪算法和启发式调度规则,且具有良好鲁棒性和泛化能力。     

基于遗传算法的配作齐停类调度约束处理技术

针对离散作业车间调度中的工序作业非独立以及资源非独占式占用的作业排产需求,提出面向配作及批处理的基于改进遗传算法的配作齐停类调度约束处理技术。通过分析配作、批处理、工艺顺序和设备能力等约束,建立了综合批处理设备的利用率和订单平均延误时间的目标模型。设计了一种综合适应配作和批处理约束的二维染色体编码方式,提出基于遗传算法的配作齐停类调度约束处理流程。结合配作和批处理约束所要求的工序级协调需求,提出一种面向配作约束的加工序列染色体调整机制,以及面向动态分批的合批染色体调整机制,解决了多工序间的加工时间齐停控制问题。最后结合工程实例验证了技术的有效性。     

前移存在调整时间综合调度工序的算法

针对目前存在调整时间的综合调度算法只考虑快速插入调整时间实现调度方案,没有考虑调整时间会随工序次序改变影响调度结果的问题,提出通过改变工序调度次序前移存在调整时间综合调度工序的算法。该算法在保证相关工序不后移的条件下,通过改变相同加工设备上具有相同工艺紧后工序的工序调度次序,从而改变工序之间的调整时间,使调整工序最晚结束时间提前,使其工艺紧后工序开始时间有可能提前,从而实现提高设备利用率,提前产品最终完工时间。实例表明该算法可获得存在调整时间的综合调度问题的更优解。     

面向随机加工时间的车间作业调度

提出了面向随机加工时间的车间作业调度方法,认为在整个遗传进化过程中出现频率越高的个体对环境的适应能力越强,该个体对应的调度方案为较优方案,构造了用于解决加工时间为服从正态分布的随机变量的车间作业调度问题的扩展遗传算法.在算法中设计了考虑设备能力空间的解码算法以产生活动调度方案;在交叉/变异过程中通过设计的基因调整算法确保新个体的合法性,以满足工序约束;采用基于适应值的轮盘赌的选择策略控制遗传进化的方向,使算法快速收敛到最优解.仿真实验验证了该算法在企业实际随机车间作业调度中的有效性.     

基于柔性作业调度的离散制造车间布局优化研究

针对车间生产调度人员需要进行多目标的调度决策,以大连市某企业空调制造车间为例,首先建立了以最大完工时间最小、总延期时间最小、总提前期时间最小、设备总负荷最小、单台设备的最大负荷最小、总生产成本最低、工件搬运次数最少的多目标车间调度模型。然后提出了基于工件加工工序和加工设备的两层编码的改进遗传算法,再次通过层次分析法确定各个子目标的权重,对不同量纲的子目标进行模糊无量纲化处理,并通过综合评价指标确定pareto解集的最优调度方案。最后根据工件加工工艺线路对车间设备进行环形布局优化,建立了环形布局优化模型,并通过实例分析验证了该算法的可行性。     

考虑约束松弛的柔性流水调度研究

针对柔性流水车间作业调度问题,考虑加工批量约束松弛和瓶颈工序顺序松弛2种情形,抽取出相应的新型柔性流水车间调度问题,建立了最小化最大完工时间的数学模型,提出了改进的单亲遗传算法,进行了优化求解,得到了不同约束松弛情况下的最优调度方案。通过算例仿真,验证了所提方法的有效性。     

考虑动态资源和工件批量约束的柔性车间生产调度

针对实际车间生产调度过程中车间设备资源受上一调度周期剩余任务影响、工件批量和加工路径柔性等问题,构建考虑设备动态负荷和工件批量约束的柔性车间生产调度模型。提出双层嵌套式遗传算法:外层遗传算法确定工件批量划分和各子批零件的工艺路径,并设计一种基于设备优选法的解码算子来确定个体对应的批量划分中各子批零件的工艺路径;内层遗传算法确定外层遗传算法个体所对应的工件分批和加工路径约束下的调度方案,调度方案的完工时间和超出交货期时间将反馈到外层遗传算法中,用于综合评估当前分批和加工路径方案的性能,实现综合优化。最后在柔性调度标准案例10×10案例基础上增加批量、交货期、设备资源等约束,对所提模型和算法进行测试,结果表明所提算法在对工件进行合理分批和工艺路径确定的同时,能够优化调度结果,满足产品交货期和设备资源约束。     

工时不确定条件下的车间作业调度技术

为解决工时偏差快速调整、多种调整要求综合协调的问题,提出了面向多品种、变批量生产模式的工时不确定条件下的车间作业动态调度技术。通过分析工时不确定条件下车间作业调度方案制定的不确定性、执行过程的动态性、变更影响的关联性以及响应的实时性内涵,提出了解决工时不确定下调度问题的缓解、隔离和快速响应相结合的处理策略;在对工序移动、变换顺序、调整设备和重调度处理流程综合分析的基础上,建立了统一的模块化作业调度方案动态调整流程;基于调度方案数据结构的建模,提出了受影响工序遍历及其关联树构建算法;提出了工时偏差容忍度的概念,实现了对调度问题影响范围的有效缓冲;提出了工时扰动偏差驱动下的前后移动调整、顺序调整、设备更换调整和重调度调整等动态调度算法,解决了作业计划与执行现场同步的问题。最后,通过实例分析说明了该技术的有效性。     

工序加工时间不确定的柔性作业车间重调度算法

针对工序加工时间不确定的柔性作业车间重调度问题,以最小化最大完工时间和最小化机器总负荷为目标,利用区间数表征加工时间不确定性,采用泛灰数实施作业调度,引入EDQS重调度触发机制和滚动窗口优化策略,设计了关键工序集的构造规则;采用改进的NSGA-Ⅱ算法优化关键工序集和SPT规则调度非关键工序集,从而实现完全工序集的调度。引入Hypervolume指标维护进化种群,在保证Pareto最优解集收敛性的同时维持了群体多样性,以泛灰数序关系确定最优调度方案。仿真实例不仅证明了基于工序加工时间不确定的柔性作业车间重调度算法的可行性和有效性,而且证明该方法能够及时响应不确定性因素扰动。