[发明专利]一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局

说明书

本发明公开了一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局，针对考虑人机干涉现象的一个工人操作多台机器的问题，建立了多目标优化数学模型，求解不同工件的加工顺序，达到最小化机器空闲率和工人行走路径目标。提出了改进型最长加工时间优先(ILPT)算法和带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA‑II)解决该问题，与实际应用的规则相比，使用NSGA‑II和ILPT均可降低机器空闲率以及降低工人行走路径。NSGA‑II算法可以得到多个Pareto最优解，适用对效果有更高要求或需要多个解决方案的场景；ILPT适用于对机器利用率要求高，实时性要求高的场景。

技术领域

本公开属于加工制造自动化的技术领域，涉及一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，国内制造企业转型升级，特别是在一些劳动密集型行业，企业的自动化、机械化、信息化转型逐渐成为管理者考虑的重点。为提高生产效率和加工质量，很多加工制造业引进了先进的设备和技术。这些中，有些种类的设备只需短暂的人工操作便可以长时间工作，不需要工人看守，管理者通常安排一个工人监管多台机器，这样节省了人力成本，但是带来了人机干涉的问题。人机干涉是指一个工人监管多台机器，工人操作一台机器时，其他机器由于没有工人干涉或者操作而停止运行的现象。一个工人需要监管的机器越多，人机干涉问题越严重。

一些自动化程度较高的企业可实时监控设备状态，工人根据空闲提示选择操作的机器，这样可以在一定程度上提高设备的利用率，但是当多台机器同时空闲时，人机干涉问题严重，工人一般选择了距离最近的机器，影响了整体的加工效率。对于不能实时监控机器状态的企业，工人凭经验操作，行走路径重复，设备利用率低，加工效率得不到保障。所以，若能在工人选择操作机器时引入科学的调度算法，可以大幅提高生产效率，降低设备使用成本，还能提高工人的工作满意度。但是，现阶段人机干涉多出现在生产车间排队问题的研究中，关于考虑人机干涉现象的车间调度优化近些年来研究很少。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本公开的一个或多个实施例提供了一种车间调度优化方法、装置及车间设备布局，针对考虑人机干涉现象的一个工人操作多台机器的问题，建立了多目标优化数学模型，最小化机器空闲率和工人行走路径，提出了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)和改进型最长加工时间(ILPT)优先算法解决该问题，有效降低了机器空闲率和工人行走路径。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种车间调度优化方法。

一种车间调度优化方法，该方法包括：

(1)初始化参数，分别设置机器j允许操作的时间l_j＝0，j＝1,2,…,N，工人的当前机器j₁＝1，工人开始空闲的时间操作机器的顺序

(2)若输出机器空闲率和工人行走路径H；否则进入下一步；其中，在一定时间τ内，通过优化工人操作机器的顺序，使所有机器的利用率最高，工人行走路径最短，每台机器加工工件的数量不做要求，π为满足的最大工件数，π个工件中最多N个工件加工完成时间为τ，P为所有机器已经加工时间，为第i个工件的开始上料时间；

(3)计算各机器完成时间和工人到达该机器的时间差θ_j，j＝1,2,…N，其中，t_j1,j为机器j₁到机器j的行走时间；若min{θ_j}0，则j₂等于令θ_j最小的机器号，j₁＝j₂，若min{θ_j}≤0，则j₂等于θ_j≤0且p_j最大的机器号，其中，j₂为下一个操作的机器，s_j为机器j上下料所需时间，p_j为加工时间；