[发明专利]一种含批处理机的混合流水车间排产方法

说明书

本发明涉及一种含批处理机的混合流水车间排产方法，该排产方法的具体步骤如下：第一阶段，规则生成；首先，将生产过程中常用生产规则确定为初始规则集，其次是在确定初始规则集的基础上，利用遗传规划算法生成启发式规则，扩展初始规则集，构建备选规则集，即表示完成规则生成；第二阶段，规则选择，并输出最终物流方案；采用蚁群优化算法为各工件和加工设备选取启发式规则，在调度阶段，采用改进的前瞻时间窗策略，在不满批情况下，为批处理型设备决策一个合理的等待时间，并输出最终物流方案。本发明提高批处理机设备利用率的同时，解决实际生产中物流效率低的问题，优化了混合流水车间排产方法。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种含批处理机的混合流水车间排产方法。

背景技术

在军工装备制造业的实际生产过程中，以车辆综合传动装置为例，工件的工艺路径上平均含有6道工序，最多情况下，工序数可达40余道。生产任务中涉及上千余种类型的工件，使用的设备可达900多台，累计处理工序数可达60000多道。同时，每个阶段都含有多台加工能力不同的并行机，因此，需要为工件选择其中一台设备，进行下一道工序的加工任务。而且工件的工艺路径存在柔性，这增加了物流问题的复杂度。

此外，超过35％的工件加工过程同时涉及机加工序和热处理工序。由于热处理工序所需的加工时间远大于机加工序所需的时间，在现有的解决方法中，机加、热处理往往作为两个阶段，分别进行物流过程求解。而在复杂产品如车辆综合传动装置的实际生产中，存在大量的机加工序，一些复杂的机加工序所需的加工时间甚至高达几千分钟，这使得机加阶段与热处理阶段具备可比性。在具体生产环境中，机加工序由离散机进行处理，热处理工序由批处理机进行加工。因此，有必要在物流中考虑多种设备类型的情况。

另外，装备制造业的生产模式具备“小批量、多品种”的特点。待加工的工件通常以小批量形式逐渐释放到系统，甚至在一些极端的情况下，工件可能会一个接一个顺次到来。因此，批处理机上的批次很难达到满批的状态。由于批处理工序通常是加工过程的瓶颈，有必要提高批处理机的设备利用率。但在装备制造业的生产模式下，现有方法为了提高设备利用率，批处理机不得不花更多的时间等待工件的到来，但是这种等待导致整体生产的流动时间增长。因此，在这种生产模式下，需要同时权衡批处理机的设备利用率和时间相关指标，如最大完工时间、平均流动时间、延迟时间等。

综合以上描述，考虑带批处理机的混合流水车间的物流优化，问题复杂，但是对于提高物流效率，减少最大完工时间、平均流动时间、延迟时间等，非常关键。

现有的车间排产优化算法是基于人工经验设计的启发式算法，然而没有任何一种启发式规则能够适应实际生产环境中存在的复杂工艺路线(多阶段)、多设备类型等约束。同时，规则的设计依赖人工经验，不易复用。此外，在一些极端情况下，当工件一个接一个的顺次到来，批处理机很难达到满批状态，且批处理工序是加工过程中的瓶颈，因此考虑合理的等待时间，提高批处理机的设备利用率是十分必要的。在混合流水车间这种生产模式下，现有的排产技术无法同时对批处理机的设备利用率和时间相关指标进行权衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种含批处理机的混合流水车间排产方法，提高批处理机设备利用率的同时，解决实际生产中物流效率低的问题，优化了混合流水车间排产方法。

本发明的技术方案是，一种含批处理机的混合流水车间排产方法，其特征是：该排产方法的具体步骤如下：

第一阶段，规则生成；首先，将生产过程中常用生产规则确定为初始规则集，其次是在确定初始规则集的基础上，利用遗传规划算法生成启发式规则，扩展初始规则集，构建备选规则集，即表示完成规则生成；