电机产品加工的动态调度算法

考虑多个具有不同开始时间的电机产品加工动态调度问题，将产品加工树的工序，分为具有唯一紧前或紧后工序的相关工序和独立工序两类，提出相关工序调度的拟关键路径法和独立工序调度的最佳适应调度法。结合拟关键路径法和最佳适应调度法，提出考虑关键设备的工序紧凑的多产品动态调度算法。实例数据表明，动态调度算法在总加工时间方面比一般启发式算法更短，适合于有不同开始时间的多产品动态调度环境。     

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。     

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。     

非紧密衔接工序动态车间调度算法

对于实际生产中经常出现的非紧密衔接工序调度问题,提出一种将非紧密衔接工序变为紧密衔接工序的转换策略,用该策略在对工序间延迟约束进一步研究的基础上,提出标准工序、延迟工序和扩展加工工艺树概念.通过对拟关键路径法和最佳适应调度法算法进一步完善,设计一种通过优先调度延迟工序,对标准工序分批采用拟关键路径法和最佳适应调度法,同时考虑关键设备上标准工序尽量紧凑的具有非紧密衔接工序的动态调度算法.实例验证表明,所提出的调度算法不仅能够较好地解决更具实际意义的动态非紧密衔接工序调度问题,而且能够扩展解决动态紧密衔接工序调度问题.     

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。     

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。     

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。     

基于混合离散蝙蝠算法的跨工序协同调度问题

针对跨工序的生产与配送协同调度问题,构建了前工序单机批加工、后工序多产线逐订单加工,且工序之间采用自动引导车循环配送的协同调度模型。以最小化最大完工时间和后工序前的在制品等待时间为调度目标,设计了融合模拟退火算法与解串算法的混合离散蝙蝠算法,与改进的离散粒子群算法和Ullrich遗传算法相比,该算法能很好地减少后工序产线前的队列等待时间,缩短产品的生产周期。     

基于零件虚拟工序队列的FMS动态调度研究

提出虚拟工序队列的概念,并在此基础上提出一种基于静态零件分批（静态调度）的ＦＭＳ动态生产调度方法,该算法充分考虑到ＦＭＳ的系统资源限制及零件运输等环节,能较好地解决生产调度中的设备负荷平衡,系统紧急事件发生（如机床故障,新零件加工等）,可替代加工工序等问题,且易于实现,具有较广泛的适应性。     

柔性作业车间中基于工序分批的调度问题与求解

考虑到柔性作业车间分批调度中不同工序具有各自合适批量大小,提出了基于工序分批调度的概念,建立了以关键路径工序为中心的分批调度模型。该模型动态更新可加工工序子批集,同时更新可选加工机器,及时调整加工路线,为不同工序安排大小合适的批量,以达到优化完工时间、有效降低总加工批次的目的。实验结果表明,相比基于工件分批的调度,该模型在优化最长完工时间、提高机器利用率的同时,大幅减少了总加工批次数量(42%),降低了车间调度管理的复杂度。     

考虑工序相关性的动态Job shop调度问题启发式算法

提出一类考虑工序相关性的、工件批量到达的动态Job shop 调度问题,在对工序相关性进行了定义和数学描述的基础上,进一步建立了动态Job shop 调度问题的优化模型。设计了一种组合式调度规则RAN(FCFS,ODD),并提出了基于规则的启发式算法以及该类动态Job shop 调度问题的算例生成方法。为验证算法和比较评估调度规则的性能,对算例采用文献提出的7种调度规则和RAN(FCFS,ODD)进行了仿真调度,对调度结果的分析表明了算法的有效性和RAN(FCFS,ODD)调度规则求解所提出的动态Job Shop 调度问题的优越性能。     

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。     

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。     

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。     

基于交货期紧迫度的综合调度算法

为解决开始时间与交货期都不相同的多品种小批量复杂产品综合调度问题,提出基于交货期紧迫度的综合调度算法。该算法根据产品加工的开始时间由前到后排序调度;当存在多产品开始时间相同时,根据产品优先加工的紧迫度,确定它们的调度次序;如果存在紧迫度相同的产品,将按交货期由早到晚排序调度;若交货期也相同,则将它们虚拟成一个产品统一调度;对被调度产品采用长路径策略和短用时策略确定其各工序的调度次序,并结合设备工序紧凑法确定工序的开始时间。该算法结合产品紧迫度和设备工序紧凑法的优点,使开始时间不同的多产品在尽量减少设备空闲时间的情况下,按交货期完工。理论分析和实例表明,该算法可在二次复杂度内给出较合理的综合调度方案。     

面向MES的模具CAPP中的工序相关性问题处理

实时监控与优化调度是解决模具企业生产管理问题的有效措施,而模具的加工艺是调度与控制车间生产过程的基础数据。常规的模具制造工艺规划系统只是从工件的角度编制工艺,忽略了工件加工过程中的工序相关性,从而影响了车间作业优化调度的可行性和合理性。本文从模具企业车间作业优化调度与控制的角度出发,面向车间MES研究了模具CAPP中工序相关性问题的处理方法。     

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。     

工序加工时间不确定条件下作业车间调度问题的区间数求解方法

针对一类难以获取工序加工时间变量的准确分布规律或隶属度函数的作业车间调度问题,采用区间数方法描述工序加工时间不确定变量,在分析工件完工时间区间与交货期时间窗的6种关系的基础上,分析归纳出提前/拖期惩罚取值区间的求解方法;论证了提前/拖期惩罚区间可以预估提前/拖期惩罚值的波动范围,为不确定调度问题转化为区间调度问题求解提供了理论支撑。以提前/拖期惩罚的取值区间为优化目标构建了区间调度模型。通过区间可能度方法对不同的提前/拖期指标区间值进行定量比较,解决了遗传算法求解区间调度模型时适应度值的比较问题。通过算例仿真验证了区间数定理和调度算法的有效性。     

基于工序成本的集成协作计划与调度模型研究

针对有多条生产加工路线而受加工能力和合作伙伴的制约的生产类型,提出了一个基于工序成本的新型集成协作计划与调度模型。该模型有效地解决了加工能力不足,部分工件可以外包,部分工件自行加工的不固定调度集的调度问题,在给定的生产周期依据工序成本规划出生产成本最低的工件调度组合。综合运用改进的遗传算法和启发式规则求解模型,在实现工艺路线决策的同时,确定了工序成本,以及总成本,保证了计划的可行性和调度的一致性。最后,应用设计出的算例完成了仿真演算,验证了模型的有效性和正确性。     

考虑工序相关性的Job Shop调度问题及其析取图模型

提出了一类考虑工序相关性的Job Shop调度问题,对工序相关性从代数描述、甘特图表示和类型转换等方面进行了较为系统的数学描述;进一步提出在经典的车间作业计划析取图模型中,通过加入相关弧以表示工序的相关性。具体叙述了相关弧的添加方法及考虑工序相关性的 Job Shop调度问题的析取图建模方法,并对一实例进行了建模。