[发明专利]一种柔性路径下机加与装配交替混合调度方法

摘要

本发明涉及一种柔性路径下机加与装配交替混合调度方法，包括以下步骤：定义符号变量；建立全局唯一的监督代理SA，并建立全局数据库；转换成逆序问题；SA为订单中的每个作业创建一个作业代理JA，为每台机器创建一个机器代理MA；参数初始化；空闲MA与可调度集合中的JA协商确定调度方案；将求出的解转换回原问题域并判断是否可行。本发明能够解决产品生产过程中的柔性路径问题；能够处理机加、装配和拆分工序交替的具有复杂工艺计划的产品的调度；并且能保证交货期，减小库存费用。

主权项

1.一种柔性路径下机加与装配交替混合调度方法，包括以下步骤：第1步：定义如下表所示的符号变量：其中，逆序后的下达时间r′_p和交货期d′_p的定义如下：r′_p＝max{d_max，C_max}-max{d_p，C_p}        (1)d′_p＝max{d_max，C_max}         (2)首次计算时，C_max和C_p取0；逆序问题中工序的开始时间和完工时间分别与原问题的完工时间和开始时间相互对应，转换关系是：e′_ijm＝max{d_max，C_max}-s_ijm  (3)s′_ijm＝max{d_max，C_max}-e_ijm  (4)Follow′是一个从当前工序为起点的关键路径所包含的工序集合，形式化表示为Follow′_ij＝{O_xy|O_xy∈CP_ij}，其中CP_ij表示工序O_ij为起点的关键路径所包含的工序集合；slack’表示在逆序问题中，一道工序的松弛时间，其定义是保证工序按期完工而允许推迟加工的最长时间；slack’由公式(5)得到：slackij′=dp′-Pijk-ΣiΣjPij‾-tc---(5)]]>其中表示Follow′_ij中工序的平均处理时间总和；N_max为最大重协商次数，由用户设定，取值范围为不超过10的正整数；T_n由用户设定，当n＝1时，T_n＝0.1，当n＞1时，T_n＝的取值范围为[0.15，0.3]；第2步：建立全局唯一的监督代理SA，并建立全局数据库，全局数据库中存储所有订单、订单中产品的机加装配图、各工序的约束关系、机器的加工能力、每道工序的可选机器集合，其中订单包含每种产品的交货期以及生产该产品的零部件的下达时间，SA通过访问全局数据库获取上述全局生产信息；第3步：SA把读取到的原问题转换成逆序问题，逆序问题中工序的开始时间和完工时间分别与原问题的完工时间和开始时间相互对应，并求出每道工序对应的Follow’集；第4步：SA为订单中的每个作业创建一个作业代理JA，每个JA拥有自己的知识库和决策函数，知识库包括本作业的工序以及工序间的约束关系；SA为每台机器创建一个机器代理MA；每个MA的知识库存储本机器的处理能力信息，包括机器能处理的每一道工序以及处理时间；所有JA和MA均能够与SA交互；第5步：置可调度集合为空，S＝Φ；第6步：初始化机器m的重协商次数N_m＝0；第7步：扫描未调度集合中的工序，把未加入S的可调度工序全部加入集合S中；第8步：空闲MA向可调度集合S中的JA发布可用公告；第9步：接收到公告且对机器提供的服务感兴趣的JA按照公式(6)计算自己的proposal，然后提交给具备处理能力的可选机器的MA：prop_ijm＝k_ijm*(1+α*N_m)           (6)其中，N_m是关于机器m的重协商次数，表示作业i的工序j对机器m提出的proposal的次数，初始值为0；α由用户设定，是一个0到1之间的小数，表示每次重协商时，与上次proposal相比所提高的比例；k_ijm表示协商因子，由三部分组成，k⁽¹⁾是库存费用因子，k⁽²⁾是延迟因子，k⁽³⁾是机器性能因子：kijm=k(1)*k(2)*k(3)=(A+wtij′B*wtmx′)*(slackmx′-slackij′slackmx′)*Km---(7)]]>wtij′=ΣOi′,j′∈preij′sijm′-ei′j′m′---(8)]]>其中，wt′_ij表示紧前工序的总等待时间，通过公式(8)计算得出；wtmx′表示紧前工序总等待时间最大值；slackmx′表示所有工序的最大松弛时间；K_m为0到1之间的小数，越大表示机器m加工效率越高；库存费用因子k⁽¹⁾反应了当前工序产生库存费用大小的趋向，它的取值小于1并且由A和B控制，参数A和B是由用户设定的，使得k⁽¹⁾的取值在(0，1]之间，参数A和B是可调参数，作用是控制k⁽¹⁾的取值范围，以区分k⁽¹⁾与k⁽²⁾的不同权重；当工序的库存费用越大，k⁽¹⁾越大，那么JA就会提高proposal的值，以提高买到机器服务的可能性；延迟因子k⁽²⁾反应了当前工序的紧急程度，松弛时间slack′_ij越小，工序越紧急，则k⁽²⁾越大；proposal对k⁽¹⁾的敏感度低于k⁽²⁾，以保证交货期优先于库存费用；k⁽³⁾是表征机器生产效率的值，取值范围是[0，1]，数值越大，表示机器的效率越高，对应购买机器服务的proposal越高；第10步：每个接收到proposal的MA将会根据以下情况分别构造offer，然后，把offer分别发给所有提供proposal的JA：a)空闲机器收到一个proposal，采用公式(9)：offer_ijm＝prop_ij             (9)b)空闲机器收到多个proposal，采用公式(10)；offer_ijm＝max(ω_m，prop_ij}   (10)其中，ω_m为机器的最低可接受proposal值，由用户设定，取值范围为[0.5，1.25]；c)繁忙机器收到一个proposal，采用公式(11)；offerijm=ωm+k(4)*ωm(1-e-nrecv/c1)-Δ*β*Nm---(11)]]>其中n_recv表示MA当前接收到的proposal数量；c₁表示延缓系数，该数值由用户按需设定，取值范围是[3，8]；Δ表示最近一次构建的offer和接收到最高的proposal的差值；β由用户设定，是一个0到1的小数，表示重协商时构建offer的减小比例；prop_max表示当前MA接收到的最大proposal的值；d)繁忙机器收到多个offer，采用公式(12)：offerijm=k(4)*max{2*ωm*e-tleft/c2,propmax}-Δ*β*Nm---(12)]]>其中t_left表示当前机器从当前时刻起，从繁忙状态变成空闲状态所需要的时间；c₂表示延缓系数，，该数值由用户按需设定，取值范围是[200，500]；第11步：JA对收到的offer进行评价，并且分为以下几种情况做出相应决策，并对选定的MA发送确认：(a)如果没有MA能保证当前工序在最晚完工时间前完成加工，那么JA将忽略offer的值，选定具有最早完工时间的MA；(b)如果有多个MA能保证最晚完工时间，那么在可接受的差额T_n内，选定offer最低的MA；(c)如果有多个MA能保证最晚完工时间，但是所有offer均过高以至于差额大于T_n，那么比较N_m和N_max的值：如果N_m＜N_max，则重协商开始，N_m＝N_m+1，跳回第8步；否则，等待一个单位时间，跳到第5步；第12步：MA对收到的确认分以下几种情况进行决策：(a)没有收到确认，如果N_m＜N_max，重协商开始，N_m＝N_m+1，跳回第8步；否则，等待一个单位时间，跳到第5步；(b)只收到一个确认，则接受并签订合同；(c)收到多个确认，选择具有最大proposal的JA，如果此时仍有多个相同proposal的JA，则选择具有最短完工时间的JA，如果仍有相同，则随机选择一个；第13步：双方签订合同，该道工序协商结束，确定该工序的调度信息，并从可调度工序集S中将其移除，加入已调度工序集SD中；第14步：SA检测是否已完成本次订单的所有作业的调度，如果是，则继续下一步；否则跳回第8步；第15步：对于求出的解，SA采用公式(3)和公式(4)将其转换回原问题域，并且判断解是否可行，如果解可行，则输出调度结果，执行到此结束；否则，转入下一步修正参数；第16步：采用公式(1)和公式(2)，根据本次调度得到的完工时间C_p，重定义逆序问题中的下达时间r′_p和交货期d′_p，然后跳回第6步。