[发明专利]一种面向多规划期的两阶段动态虚拟单元重构方法和系统

说明书

本发明公开了一种面向多规划期的两阶段动态虚拟单元重构方法和系统，包括：在当前规划期的周期T＝1时，将产品订单信息和产能信息作为输入，以零件族类相似系数之和最大和生产设备负荷平衡作为优化目标建立双目标优化模型，求解该模型得到初始虚拟单元成组方案；在当前规划期的周期T＞1时，将新的产品订单信息和初始虚拟单元成组方案作为输入，以零件族类相似系数之和最大、生产设备负荷平衡和设备变动最小作为优化目标建立三目标优化模型，求解该模型得到虚拟单元重构方案；在当前规划期的虚拟单元重构方案不适配当前生产时进入下一规划期，进行两阶段优化得到该规划期的虚拟单元重构方案。本发明考虑了制造系统中长期规划、对生产动态变化适应性强。

技术领域

本发明属于生产控制技术领域，更具体地，涉及一种面向多规划期的两阶段动态虚拟单元重构方法和系统。

背景技术

单元制造是基于成组技术的原理提出的一种较新的制造方法或策略。其根据零件族建立生产加工单元，而不是传统的机群式的机加车间的布局。它能有效的缩短生产周期，减少中间在制品，提高劳动生产率，提高产品质量，已在制造领域获得了广泛的关注和应用。单元制造系统就是基于单元制造技术的生产制造系统。传统的单元制造系统由于物理布局与单元间设备无共享的限制，其灵活性与敏捷性也较差。

近年来，单元制造系统在客户定制化需求高、产品生命周期短的生产系统中的应用弊端逐渐显露。动态虚拟单元制造系统依靠其高度灵活的制造概念，逐渐代替传统的单元制造系统，广泛应用于大量生产场景中。动态虚拟单元制造系统旨在通过在生产计划和控制系统中周期性创建逻辑制造单元并减少物理移动来改善作业车间制造环境的性能。动态虚拟单元重构是动态虚拟单元制造系统的第一步，也是整个制造系统中至关重要的过程。动态虚拟单元重构可有效降低制造单元重构的成本，保证制造系统的计划连续性和生产稳定性。

然而现有的动态虚拟单元重构方法存在许多缺陷。一方面，现行动态虚拟单元重构的本质是在规划初期根据预测信息进行多个周期构建方案的统一规划，得到多个周期重构方案的全局最优解。这种初期一次规划、全周期通用的动态虚拟单元重构方法缺乏适应性，会随着产品需求和工艺信息的变化逐渐累积偏差，最终失效。现有静态重构研究方法仅考虑生产系统单周期构建问题，周期间的重构方案相互独立，导致重构成本极高，不具备实际应用价值。另一方面，现有动态虚拟单元重构问题的研究均集中于订单种类与系统产能变动较小的中短期计划期内的多个周期重构。在实际生产系统中，随着产品逐渐更新换代，产品种类与工艺不断变化，车间产能及其他资源可能也需要进行大幅度规划与调整，需要进行新一轮规划期的重构模型搭建。而目前的研究中没有可满足上述需求的、同时考虑中长期规划计划与中短期执行计划的单元重构框架。

由此可见，现有技术存在对生产数据精度要求高、重构成本高、缺乏对制造系统中长期规划的考虑、对生产动态变化适应性差的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向多规划期的两阶段动态虚拟单元重构方法和系统，由此解决现有技术存在对生产数据精度要求高、重构成本高、缺乏对制造系统中长期规划的考虑、对生产动态变化适应性差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种面向多规划期的两阶段动态虚拟单元重构方法，包括如下步骤：

(1)在当前规划期的周期T＝1时，将产品订单信息和产能信息作为输入，以零件族类相似系数之和最大和生产设备负荷平衡作为优化目标，建立双目标优化模型，求解双目标优化模型，得到初始虚拟单元成组方案；

(2)在当前规划期的周期T＞1时，将新的产品订单信息和初始虚拟单元成组方案作为输入，以零件族类相似系数之和最大、生产设备负荷平衡和设备变动最小作为优化目标，建立三目标优化模型，求解三目标优化模型，得到虚拟单元重构方案；

(3)在当前规划期的虚拟单元重构方案不适配当前生产时，进入下一规划期，转至步骤(1)，得到下一规划期的虚拟单元重构方案。