[发明专利]一种基于扰动事件驱动的车间作业动态调度方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种实现车间作业动态调度的方法，属于现代制造集成技术及自动化领域中的制造执行系统技术的范畴，特别涉及复杂动态环境下的车间作业动态调度机制。

背景技术

目前随着企业自动化程度的不断提高，以及制造企业生产模式向多品种变批量方式的转变，因此为了提高生产效率、降低生产成本，就需要对生产作业车间的加工过程进行全面的控制，也就是实现车间的动态调度。

所谓车间作业动态调度是指车间在按原作业调度方案执行时，要不断的接受作业环境中新出现的各种扰动，如加工时间偏差、设备故障、急件插入、任务分批等。因此动态调度需要根据生产作业环境中出现的这些信息，及时的对调度方案进行调整，保证作业调度方案与生产现场一致基础上的同步制造执行。

当前企业普遍处于多品种变批量的生产环境下，车间调度面临着新的问题：多品种变批量生产模式的执行环境具有不确定性、不准确性和不完备性等特点，制造执行中存在来自生产计划、周转过程以及设备物料等多个方面的生产扰动。通过混线生产作业调度算法生成的作业计划不论如何优化，也只是保证了计划层次的合理性。在制造执行过程的中存在大量的诸如生产时间/顺序变化、设备故障、生产准备和订单变化等扰动因素，这些生产扰动导致作业计划不能真实反映实际的生产现场情况。如果对这些扰动事件置之不理，则会出现作业计划与生产制造执行现场的脱节，从而使得作业计划的指导意义大幅度丧失。因此，必须对扰动事件做出响应，实现作业计划方案的更新。

目前关于动态调度响应方式的研究主要是增量调度和重调度，但是这两种方法又存在着自身的缺陷。增量调度不能综合考虑所有订单的紧急程度进行安排，只是一种简单的追加调度，而重调度会引起作业计划变化过大，甚至影响按照原作业计划顺序已经完成的生产技术准备。

随着对生产调度问题研究的深入，已经出现了很对针对车间生产的调度软件。但由于生产制造业中企业生产习惯的差异，以及生产过程中，加工工时不准等大量扰动信息的存在，使得传统软件存在着以下不足：

(1)调度算法过于理论化，不能很好的与车间生产实际相结合，并难于适应复杂的车间生产环境。

(2)调度软件不具备及时响应能力，对于车间加工过程中的扰动时间无法及时的响应，使得理论的调度方案失去指导意义。

调度软件的人机交互性差，对于已经自动产生的调度方案无法进行手动修改，不能充分借鉴企业调度人员的生产经验。使得调度方案不能适应企业生产文化，可用性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现车间作业动态调度的方法，实现响应和处理车间调度问题，满足实时调度的需要。本方法结合实际的生产需求，在对扰动事件进行分析的基础上，建立一种扰动事件驱动的快速响应机制，使作业计划能够针对生产扰动进行快速的调整，以适应新的要求与环境，保证尽量多的零件能够按照要求的交货期完成加工以及作业计划的稳定性的前提下，实现作业计划与现场的同步，与此同时支持对调度方案的手动调整，提高方案的可用性。

为了实现这一目标，首先通过对动态调度进行驱动因素分析，将扰动事件来源分为：计划任务、生产工艺、物料资源、生产执行四个层次。根据对扰动事件的作业调度方案调整目标和动态调度约束的数学模型分析的基础上，提出了动态调度处理思路。提出了面向各调度流程共性处理环节的分类模块化技术。

通过对上述方法的应用便可形成一套切实可行的动态调度方法，能够满足作业计划与生产现场实际执行情况一致的目标。

一种基于扰动事件驱动的车间作业动态调度方法，步骤如下：

步骤1：当车间发生生产扰动时，对该扰动事件所属的扰动层次进行分析和判断，将该扰动事件计入扰动事件集合中，该集合包含扰动事件所属层次，扰动事件发生时间和扰动事件包含的具体信息；

所述扰动层次包括：计划任务层、生产工艺层、物料资源层和生产执行层，其中属于计划任务层的扰动事件形式包括但不限于生产任务追加、急件插入、任务撤销、加工数量修改、交货期调整和生产任务分批；属于生产工艺层的扰动事件形式包括但不限于工艺路线修改和工艺追加；属于物料资源层的扰动事件形式包括但不限于生产准备不足、设备故障/维修和工作日制调整；属于生产执行层的扰动事件形式包括但不限于执行时间偏差、执行数量偏差和超差品返工；

步骤2：对扰动事件集合中的每个扰动事件，找出每个扰动事件直接影响的工序，建立每个扰动事件的可调度工序集合，并将每个扰动事件包含的具体信息更新到相对应的工序中；

步骤3：根据扰动事件所属的扰动层次，利用四种基本处理方式建立处理流程对调度方案进行调整。