[发明专利]一种带有批处理机的跨作业单元调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造系统的调度方法，特别涉及一种带有批处理机的跨作业单元调度方法，属于先进制造生产控制与调度优化领域。 

背景技术

单元制造系统(Cellular Manufacturing System，CMS)是成组技术(Group Technology，GT)在制造领域的典型应用，体现了精益生产的哲理。在CMS中，将机器根据零件工艺的相似性进行分组，形成加工能力相对独立的单元，每个单元能完成一个或多个零件族的生产过程。然而在实际生产中，由于产品日益多样化且单元内生产能力有限，存在某些零件的若干道部分工序需要在其他单元的机器上加工的情况。同时，另一方面，考虑到生产经济学、预算以及空间限制等原因，为每个单元购买额外机器并不可行。因为这类机器通常价格昂贵，启动一次耗费较大，考虑到生产经济学、预算以及空间限制等原因，只能将其放置在某个特定的单元内。这些设备作为稀缺资源，往往可以加工多个零件族的零件(下文中将这种设备称为共用关重设备，Critical Shared Machine,CSM)。在这种情况下，需要跨多个单元才能完成的特殊零件(Exceptional parts,EP)，在单元间的转移就形成了跨单元转移问题(inter-cell move)。跨单元转移导致各单元不能独立进行调度，需要单元间协同安排零件的加工顺序。 

早在上世纪九十年代初，Garza和Smunt就指出由于跨单元转移难以避免，理想的CMS将难以实施，须定量分析跨单元转移对生产系统产生的影响，但大部分研究一直集中在如何进行单元构造及如何进行单元内部管理等问题上。直到近年来，随着CMS的实施逐渐深入并遇到困难，跨单元调度这一问题才开始被关注，相关研究可以分为跨流水单元和跨作业单元两种类型。 

跨流水单元调度方面，Yang和Liao考虑零件至多在两个单元间移动转移，且只移动转移一次。以flow-time最短为目标，采用分支定界法和启发式算法，解决每个单元内工序的加工顺序。然而，随着工厂布局向单元制造不断转变，跨单元移动转移呈普遍趋势，且越来越复杂，因此零件在两个以上单元之间的移动转移问题更值得关注。Solimanpur等人考虑了特殊零件在两个以上单元间的移动转移问题，以makespan最小为目标，采用启发式算法分两步解决跨单元调度问题。Golmohammadi等人考虑了单元间移动转移，采用改进的ElectroMagnetism-like(EM-like)算法集成解决零件族调度顺序和每个零件族内 零件的调度顺序。Mosbah等人以最小化makespan，总完工时间和机器空闲时间为优化目标的采用Extended Grate Deluge(EGD)算法和启发式算法来解决单元制造系统中具有特殊零件的调度问题。为了解决零件在单元内和单元间的多目标调度问题，Gholipour等人提出一种基于分散搜索的元启发式算法。 

跨作业单元方面，Tang等人使用分散搜索方法解决特殊零件跨单元调度问题。Elmi等人在Tang等人问题模型的基础上，允许可重入零件，即一个零件的不连续工序可以在同一台机器上加工；采用模拟退火的方法，编码方式和Tang等人的方案相同，同时利用邻近结构优化最终解。Xiao等人考虑了零件随机动态到来的情况，采用基于信息素的Agent协商方法解决了柔性路径下的跨作业单元调度问题。 

上述参考文献研究中的对跨单元调度问题的研究考虑的问题模型是都按照基于传统的调度问题模型，生产模式(如流水车间或调度模型、作业车间)进行划分的调度模型。然而在实际生产中，机器类型同样对生产调度产生重要影响，该问题来源于车辆关键零部件的实际生产过程。