[发明专利]一种分布式车间预防维修联合调度的优化方法

权利要求书

1.一种分布式车间预防维修联合调度的优化方法，其特征在于步骤如下：

(1)根据简化后的分布式车间调度模型，以分布式设备选择及任务排序为主变量，以任务完成时间为优化目标，根据分布式设备待机、原材料运输延时、任务间半成品运输延时，建立分布式车间预防维修联合调度数学模型；

(2)根据数学模型中的变量、约束、目标模型，利用FlexSim软件平台搭建仿真模型，建立各个对象的执行逻辑和交互逻辑，并根据各个对象可能遇到的不确定性因素及可能状态进行建模，加入不确定性场景下设备、任务的动态变化逻辑进行模型完善；

(3)基于遗传算法思路，设计面向分布式车间预防维修联合调度的编码方式，分别对设备选择变量、任务序列变量以及设备对应的维修策略变量进行混合编码，针对分布式车间预防维修联合调度解空间设计选择、交叉、变异算子，进行联合调度方案的迭代生成，将算法生成的解动态转换为仿真场景可读入的形式，连接仿真模型接口，并将仿真程序加载到算法中验证生成的调度方案，实现基于遗传算法为主、仿真模型作为辅助校正工具的优化，并于优化结束后进行仿真验证。

2.根据权利要求1所述的一种分布式车间预防维修联合调度的优化方法，其特征在于：

所述分布式车间预防维修联合调度数学模型中，包括工件集、工件i、机器集M＝{m₁,m₂,…,m_m}、机器k、操作集O、操作j，工件i的操作集、工件i的第j道操作、某道操作j的可选机器集O、工件i的操作j在机器k上的处理时间t_ijk、工件i的操作j开始占用机器k的时间S_ijk、工件i的操作j结束占用机器k的时间C_ijk、一个充分大的数L；

所述分布式车间预防维修联合调度数学模型中还包括非周期性预防性维修策略，在每次操作处理结束后判断是否需要执行，包括真实时间t、机器k抢修所需时间t_bk、机器k上一次预防性维修结束时间t_plk、机器k预防性维修所需时间、机器最低可靠度R、机器k的可靠性函数R_k、机器k发生故障的概率P_bk、机器k是否发生故障概率B_k；

分布式车间预防维修联合调度数学模型中，分布式车间因素包括工件i的前驱工件集P_i、机器距离D，决策变量包括工件i的操作j是否在机器k上处理X_ijk，若操作为1，否则为0；工件i的操作j是否优先于工件i’的操作j’在机器k上处理Y_iji’j’k，若优先为1，否则为0；是否选择进行预防性维修Z_ijk，若进行为1，否则为0。

3.根据权利要求2所述的一种分布式车间预防维修联合调度的优化方法，其特征在于：

所述分布式车间预防维修联合调度数学模型中，约束条件及优化目标具体为：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

其中，工件约束(1)、工件约束(2)、工件约束(3)、工件约束(6)、工件约束(7)分别表示工件操作加工的机器选择约束、时间约束、操作处理的顺序约束、工件间的前驱约束；机器约束(4)、机器约束(5)表示同一时刻一台正常工作的机器能且只能加工一种工件的单一操作；优化目标(8)为每个工件完工时间，优化目标(9)为任务订单中最后完成工件的完工时间，即最大完工时间C_max。

4.根据权利要求1所述的一种分布式车间预防维修联合调度的优化方法，其特征在于：

所述仿真模型搭建步骤具体为：

模拟任务订单并添加i个加工工件，设置到达时刻；

添加k个机器，并设置单台机器仅处理单个工件的任意一道操作；

导入每台机器每道操作的加工时间表、机器距离表，并根据机器距离确定工件的转移时间；

添加暂存区，设置等待处理的临时实体；

进行仿真模型的调度方案的设计，包括机器选择方案，操作排列方案和维修策略选择方案；

进行仿真模型不确定性因素的添加，包括设备可靠性及工件运输延迟。