[发明专利]基于关系链的作业车间调度关键外协工序辨识方法

摘要

本发明提出了一种基于关系链的作业车间调度关键外协工序辨识方法，首先根据调度问题获得初始调度；其次根据关系链的处理规则，辨识出候选的关键外协工序；再次对外协后受影响的工序进行重调度；最后根据生产现场情况，进行多属性决策，输出最优的关键外协工序及相应的生产调度方案。应用本方法能够可以快速地、有针对性地找到制约整个调度方案有效产出的工序集，避免了盲目和被动地寻找外协工序。对于一个m台机器n个工件的作业车间调度问题，穷举法需要试验m*n次。而本发明方法最小的转移次数是m，最大转移次数是m*n-1。通过100次实验，得到平均转移次数约为

主权项

1.一种基于关系链的作业车间调度关键外协工序辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：对待辨识的作业车间调度问题进行求解，得到作业车间的初始调度方案C：初始调度方案C中包含机器总数m、工件总数n、在第k个机器的第s个次序上加工的工序信息：工序号、工件号、工序开始时间、工序结束时间；每个工件的加工过程由m道工序组成；步骤2：关系链处理：包括如下步骤：步骤2.1：建立关系链：步骤2.1.1：根据步骤1中的初始调度方案C，得到每个工序的工件号i、工序号j、机器号k、在机器上的加工次序s、工序开始时间b_i,j和工序结束时间e_i,j；建立n个虚拟工序n个虚拟工序与n个工件一一对应，虚拟工序的机器号在1~m中随机选取，虚拟工序的工序开始时间和工序结束时间为0；步骤2.1.2：按照下列方法确定每个工序的前等待关系A：若b_i，j＞b_i，j-1+p_i,j-1且b_i,j＝b_i1,j1+p_i1,j1，取前等待关系A＝2；若b_i,j＝b_i，j-1+p_i,j-1且b_i，j＞b_i1,j1+p_i1,j1，取前等待关系A＝3；若b_i，j＝b_i，j-1+p_i,j-1且b_i，j＝b_i1,j1+p_i1,j1，取前等待关系A＝4；其中，b_i,j-1为工序的工序开始时间，p_i，j-1为工序的加工时间，k1,s1根据i,j-1和初始调度方案C得到，b_i1,j1为工序的工序开始时间，p_i1,j1为工序的加工时间，i1，j1根据k,s-1和初始调度方案C得到；步骤2.1.3：将所有工序和虚拟工序按照机器号分为m个关系链，每个关系链为具有相同机器号的工序集合；步骤2.2：关系链的处理步骤：步骤2.2.1：寻找出所有关系链中完成时间最晚的工序；步骤2.2.2：判断步骤2.2.1中的工序是否为虚拟工序，若是，则执行步骤3，若不是，则以步骤2.2.1中的工序执行步骤2.2.3；步骤2.2.3：根据执行该步骤的工序的前等待关系，进行如下选择：若执行该步骤的工序的前等待关系A＝2，则执行步骤2.2.4，若执行该步骤的工序的前等待关系A＝3，则执行步骤2.2.5，执行该步骤的工序的前等待关系A＝4，则执行步骤2.2.6；步骤2.2.4：执行本步骤的工序表示为将工序和加入外协工序集合Out中，其中a1,d1根据f,g-1和关系链得到；判断工序是否为虚拟工序，若是，则执行步骤2.3，若不是，则以工序执行步骤2.2.3；步骤2.2.5：执行本步骤的工序表示为判断工序是否为虚拟工序，若是，则执行步骤2.3，若不是，则以工序执行步骤2.2.3；其中h1,o1根据l,p-1和关系链得到；步骤2.2.6：执行本步骤的工序表示为判断工序和工序是否均为虚拟工序，若是，则执行步骤2.3，若不是，则以工序和工序中不为虚拟工序的工序执行步骤2.2.3，并将此后加入外协工序集合Out中的工序同时加入试验集合Out1中；步骤2.3：判断试验集合Out1中的工序是否外协有效：首先判断试验集合Out1是否为空集，若是，则执行步骤3，若不是，则对试验集合Out1中的所有工序分别进行外协，得到试验集合Out1中各个工序对应的外协后重调度方案，若得到的外协后重调度方案的完工时间大于或等于初始调度方案的完工时间，则将该外协后重调度方案对应的工序从外协工序集合Out中去除；步骤3：对步骤2得到的外协工序集合Out中的所有工序分别进行外协，得到的外协重调度方案组成外协重调度方案集；其中对某一工序进行外协，得到外协后重调度方案的过程包括以下步骤a~步骤d：步骤a：计算外协工序的开始时间和结束时间：其中，表示工件i的第j-1道工序的结束时间，加工时间表示外协工序的加工时间；步骤b：以外协工序在初始调度方案C中的工序开始时间为界，将初始调度方案C中在该时间之后开始加工的工序组成需要重调度的工序集合R；步骤c：计算集合R中每个工序在外协后重调度方案中的时间，其中集合R中的工序的开始时间和结束时间分别为：其中表示在外协后重调度方案中工件w的第z-1道工序的结束时间，表示在外协后重调度方案中机器x的第v-1个加工次序的工序结束时间；加工时间表示工序的加工时间；步骤d：根据步骤c得到的集合R中每个工序在外协后重调度方案中的时间更新初始调度方案，得到对某一工序进行外协所对应的外协后重调度方案；步骤4：选择1/完成时间、外协时间窗大小、平均机器利用率以及平均活跃时间的平均值作为评价属性，采用TOPSIS方法对步骤3中外协重调度方案集进行多属性评价决策，得到最优的外协重调度方案和最优的外协重调度方案对应的外协工序。