[发明专利]机械件加工车间生产与物流集成的优化调度方法与系统

说明书

本发明属于车间制造过程中的集成调度相关技术领域，其公开了一种机械件加工车间生产与物流集成的优化调度方法与系统，该方法包括以下步骤：(1)构建机械结构件生产过程中生产与物流的集成调度模型，所述集成调度模型同时考虑车间中的机器调度和运输设备的调度，其优化目标是最小化最大完工时间；(2)采用基于分布估计算法的超启发式混合算法对所述集成调度模型进行优化求解，以得到机械结构件的最佳加工顺序；其中，该超启发式混合算法是采用分布估计算法中的概率矩阵来选择操作算子。本发明使得机械大型结构件加工过程中的生产调度与物流调度关系清晰准确，能够大幅提高车间的生产效率，缩短生产周期，进而提升企业的经济效益。

技术领域

本发明属于车间制造过程中的集成调度相关技术领域，更具体地，涉及一种机械件加工车间生产与物流集成的优化调度方法与系统。

背景技术

机械大型结构件是工程机械的重要组成部分，而且大多都是承力部件。根据使用大型结构件的功能和位置的不同，也使得大型结构件的种类多样、形状各异，如推土机的履带架，装载机的摇臂等。由于具有体积大、精度高的特点，导致大型结构件加工车间的生产效率低，一直是制造企业面临的难题。随着经济的快速建设以及基建的迅速崛起，对于大型结构件的需求也日益增长。因此，深入研究大型结构件的生产过程优化调度方法，对提高大型结构件的生产效率具有重要意义。同时，也能有效提高企业的经济效益，进而促进基建事业的进一步发展。

虽然大型结构件的结构复杂、种类多样，但其生产工艺基本相似，都需要经过以下基本工艺流程：切、铣、钻、焊、涂等工艺，受到结构件类型和原材料的不同，中间部分结构件的生产也需要折弯、矫直等加工。当然，也有的结构件不需要钻孔直接进行打磨并涂装。可以看出，结构件的生产工艺流程虽然大体相同，但工艺的柔性较大，每个结构件的工艺路线不尽相同，根据结构件的类型变化，属于典型的离散制造行业。

现有的离散制造调度的研究中或调度方法，常常忽略了物料在车间内的流转时间，或假设车间内的物流运输设备(AGV、运输机器人等)是无限的。显然，这是不合理的。物流调度作为车间生产的重要组成部分，特别是离散制造中，物流中的运输任务具有任务多、柔性大、设备有限等特点。同时，物流和生产是相互影响、相互制约的。所以导致现有的调度方法无法满足企业的实际生产需求。因此，针对现有的机械大型结构件的加工车间，研究考虑机器资源和运输资源的集成优化调度方法具有重要的工程价值。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种机械件加工车间生产与物流集成的优化调度方法与系统，其提出了机械大型结构件加工车间的生产与物流集成优化的调度模型和优化目标，能够在短时间内获得集成调度问题的优良解。本发明使得机械大型结构件加工过程中的生产调度与物流调度关系清晰准确，能够大幅提高车间的生产效率，缩短生产周期，进而提升企业的经济效益。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种机械件加工车间生产与物流集成的优化调度方法，该方法包括以下步骤：

(1)构建机械结构件生产过程中生产与物流的集成调度模型，所述集成调度模型同时考虑车间中的机器调度和运输设备的调度，其优化目标是最小化最大完工时间；

(2)采用基于分布估计算法的超启发式混合算法对所述集成调度模型进行优化求解，以得到机械结构件的最佳加工顺序；其中，该超启发式混合算法是采用分布估计算法中的概率矩阵来选择操作算子。

进一步地，集成调度模型中的各工件的每个运输任务T_ij和加工任务P_ij的开始时间的计算公式为：