[发明专利]一种基于数据驱动的动态柔性作业车间调度控制方法

摘要

本发明提供一种基于数据驱动的动态柔性作业车间调度控制方法，企业管理者在制造车间内利用物联网等先进技术，采集柔性作业车间内数据，该方法是利用获取的反应调度车间的数据来驱动实现调度、进行调度方案调整，针对不同的方案，通过基于放置在服务器上的调度规则确定最优方案，即最大完工时间最小值，为作业车间维持高水平的生产运作。

主权项

1.一种基于数据驱动的动态柔性作业车间调度控制方法，其特征在于，将调度问题描述为n个工件在m台机器上加工，每个工件包含一道或多道工序，每道工序可以在其可选机器集中任选一台机器进行加工，调度的目标是为工序选择合适的加工机器和安排工序的加工顺序从而达到预期的目标，将调度车间内的数据信息实时输入到服务器内，服务器根据n个工件在m台机器上加工的时间以及工序顺序，排列出多组调度方案，之后根据调度问题的目标及约束，建立数学模型如下：min Cmax＝min(max{Ci|i＝1,2…,n})其中Cmax表示最大完工时间；sij表示第i个工件的第j道工序的加工开始时间；tijh表示第i个工件的第j道工序的加工时间；cij第i个工件的第j道工序的加工结束时间；xijh表示第i个工件的第j道工序在机器h上加工；在该模型中，约束(1)表示工件的某一工序先后顺序约束，约束(2)表示工件的前后两个工序加工顺序约束，约束(3)表示某一工件的完工时间不能超过最大完工时间的约束，约束(4)表示同一时间同一台机器上只能加工一个工序的约束；数据驱动下的调度方案的调整：数据的分析和挖掘功能是以数据驱动为基础的制造核心价值的体现，即根据企业以往的数据可以预测生产车间未发生的事，提前做出应对方案，避免出现不必要的损失，依据云计算技术，考虑可能发生的情况并做出新的决策；在调度车间应用数据驱动时，调度车间环境变化应加以考虑，根据以往的数据推测车间可能发生的情况，同时根据实时的数据变化判断生产环境的变化，最终得到最优的调度方案以实现制造企业的高效运作；机器故障预测及其调度方案的调整：生产运作系统的维护，对维持生产运作系统运行效率有重要影响；根据制造企业以往加工机器运行数据可以推测出机器需要维护的时间，避免发生故障后再进行修理所造成的时间浪费，使用预防性维护可以延长设备寿命，缩短设备维修时间，提高设备利用率；增加新的机器时及其调度方案的调整：当制造企业制造能力不足时，即当前的设备能力不能满足加工要求的情况下会增加新的设备来提高生产力，当新设备加入时，生产能力上升，可以提高生产效率，缩短生产周期；新的工件加入时及调度方案的调整：制造企业经常会有新的订单且需要优先加工的工件，这时就要安排该工件插入到生产行列中，此时需要重新调度生产以满足加工需求；有工件完成加工及调度方案的调整：当某个工件即将完成时，下一周期的生产方案也需要重新分配；服务器上的数据实时更新加上服务器上的调度规则使实时调度成为现实；调度方案的调整具体包括：基于数据驱动的柔性制造需要充分挖掘数据的重要性，将一些常用的调度算法放置在服务器中，根据订单要求和车间状况指定相应的调度方案；车间内的数据是实时变化的，存储在服务器上的数据只有实时更新才能及时反馈车间状况，将调度算法接入到服务器上；然后，根据不同需求做出不同调度方案，能够充分利用数据，挖掘数据价值并应用于决策；以改进的遗传算法为调度算法放置在服务器端，当车间的生产情况变化时，采用服务器上的调度算法对调度方案做出调整，然后将调整后的多个方案的数据带入数学模型中得出最大完工时间的最小值，得出最大完工时间最小值的方案即是最佳方案。