[发明专利]改进的基于关系链的作业车间调度关键外协工序辨识方法

摘要

本发明提出了一种改进的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，抽取出关系传播链；再次，辨识出候选的关键外协工序；然后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，将关系链传播抽取和候选外协工序辨识两个功能模块进行区分，有利于后续对各自功能方法的改进和替换，具有更强的可移植性。对于关系传播链中存在关系4辨识候选外协工序时，应用规律直接可以辨识出候选外协工序，减少了试验及重调度的计算量。

主权项

1.一种改进的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：采用以下步骤：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：抽取关系传播链：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：抽取关系传播链的处理步骤：步骤2.2.1：寻找出所有关系链中完成时间最晚的工序；将该工序加入关系传播链集合Ω中，并以该工序作为树状图的根结点；步骤2.2.2：判断步骤2.2.1中得到的工序是否为虚拟工序，若是，则执行步骤2.3，若不是，则以步骤2.2.1中得到的工序执行步骤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，若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：将执行本步骤的工序表示为将工序加入关系传播链集合Ω中，在树状图中工序下级产生一个分支添加工序其中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：将执行本步骤的工序表示为将工序加入关系传播链集合Ω中，在树状图中工序下级产生一个分支添加工序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：将执行本步骤的工序表示为将工序和工序加入关系传播链集合Ω中，在树状图中工序下级产生两个分支添加工序和工序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，以工序和工序中不为虚拟工序的工序执行步骤2.2.3；步骤2.3：去掉关系传播链集合Ω中的重复元素，把树状图中相同的工序分支合并，得到关系传播链；步骤3：候选外协工序辨识：包括如下步骤：步骤3.1：判断关系传播链是否有分支，若没有分支，则执行步骤3.2，若有分支，则执行步骤3.3；步骤3.2：在关系传播链集合Ω中选择出前等待关系为2的工序，并用符号表示，将工序和工序加入候选外协工序集Out中，其中a3,d3根据f2,g2-1和关系链得到；步骤3.3：多支情况下候选外协工序的辨识：包括如下步骤：步骤3.3.1：对存在分支的关系传播链进行节点编码：按照树状图中工序的生成顺序，将第一个前等待关系为4的工序标注为节点1，节点1为第一级编号层级；将节点1的两个分支分别标注为分支1.1和分支1.2，分支1.1和分支1.2为第二级编号层级；若分支1.1上出现前等待关系4的工序，则继续产生的两个分支为分支1.1.1和分支1.1.2；而若分支1.2上出现前等待关系4的工序，则继续产生的两个分支为分支1.2.1和分支1.2.2；分支1.1.1、分支1.1.2、分支1.2.1和分支1.2.2为第三层编号层级；依此类推，直至所有分支都完成编号；步骤3.3.2：节点虚拟合并：从树状图最低层级的节点开始，对属于同一编号层级的工序进行分析：如果从同一个前等待关系为4的工序分出的两个分支出现合支情形，则用虚拟线把该前等待关系为4的工序的分支工序与合支工序进行连接，以高层级编号代替低层级编号，并消去低层级两个分支；如此循环，消除其他低层级节点，直至只存在节点1和分支1.1和分支1.2；步骤3.3.3：若第一个前等待关系为4的工序的两个分支最终合支，则在节点1及之前的关系传播链，以及分支1.1和分支1.2的合支工序及之后的关系传播链中，选择出前等待关系为2的工序，用符号表示，把工序和工序加入候选外协工序集Out中，其中l3,p3根据h2,o2-1和关系链得到；若第一个前等待关系为4的工序的两个分支最终没有合支，则将多支情况下关系传播链的候选外协工序置空；步骤4：对步骤3得到的候选外协工序集合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：选取初始调度方案C中在开始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5：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4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。