[发明专利]一种存在准备时间的多品种生产分批调度方法

摘要

本发明公开一种存在准备时间的多品种生产分批调度方法，属于车间调度技术领域。包括建立存在准备时间的多品种生产分批调度算法模型并初始化参数；确定各工件的初始分批方案；对确定的工件分批方案进行调度；对为调度工件中所需加工时间长的工件优先调度；批次选择设备按照最先空闲产线优先，加工工件品种少的产线优先；完成所有工件的调度，获得本次调度方案；对不符合调度要求的方案进行重新分批后再调度；进行反复分批调度运算，输出最优分批调度结果。本发明方法能够大幅缩短整个车间生产周期，平衡各产线间利用率，提高生产效率，实现对存在准备时间的多品种生产调度的优化。

主权项

1.一种存在准备时间的多品种生产分批调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立如下数学模型：

目标函数：

f＝min T                         (1)

T＝max T_l                        (2)

分批策略的约束条件如下：

其中，为向上取整，为向下取整，mod为取余数；

其中，式(1)为目标函数，T表示总完工时间，f表示最小化总完工时间；式(2)表示总完工时间为所有产线加工时间的最大值；式(3)表示第l条产线加工过程所需完成时间的计算方法；其中X_iz为第i类工件的第z批次所含工件数目；L_i为单个第i类工件在产线上所需加工时间；n_l为第l条产线上所含的工件类型数；k_il为第i类工件在第l条产线上的批次数量；L_i为当当前机器上的待加工工件与前一加工工件的加工条件不同时，所需的加工准备时间；式(4)为批次所含工件数量和批量大小间的约束关系，D_i为第i类工件的总数量；式(5)为对同一类工件采用等量分批的方法，当工件不能完全等分时，将剩余不足一批的工件均匀分摊至前D_i mod k_i个批次中进行加工，其中k_i为第i类工件的批次数；

步骤2，初始化：输入车间需要加工的产品信息，包括产品种类、数量、加工时间的信息，并将算法当前最优解定义为+∞；

步骤3，确定所有工件初始分批方案：将所有工件分批数均定义为1，即对所有工件均不分批；

步骤4，根据未调度工件中完工时间最长的工件优先选择最早空闲产线的调度原则，对所有工件进行依次调度，并形成较优调度方案；

步骤5，根据步骤4形成的较优调度方案，判断当前调度结果是否优于最优解；如果是，则更新最优解；

步骤6，判断当前批次调度结果是否满足车间调度要求；如果满足，则跳转至步骤8；如果不满足，则跳转至步骤7；

步骤7，对工件进行重新分批，跳转至步骤4；

步骤8，输出车间调度的最优结果和甘特图。

2.根据权利要求1所述的存在准备时间的多品种生产分批调度方法，其特征在于，所述步骤4中未调度工件中完工时间最长的工件优先选择最早空闲产线的调度策略，包括以下步骤：

步骤4.1：根据步骤2中的产品信息，计算出在不考虑各种约束条件的情况下，各产线仅有一次准备时间L_r时，将各个工件平均分配至所有产线生产时，车间完成加工计划所需要的总完工时间，并将其记为计划完工时间t₀；

步骤4.2：对仍未进行调度的工件按照需花费的加工时间进行排序，选择加工时间最长的工件，确定加工该工件的产线以及其在该产线上加工的批次数；如果无法找到合适的产线，则判定为该计划完工时间过小，跳转至步骤4.4；

步骤4.3：如果对所有工件均已完成调度，则当前调度方案为该分批状态下的最优调度方案，输出当前调度方案；如果仍有工件未完成调度，则跳转至步骤4.2；

步骤4.4：更新计划完工时间为t₀＝t₀+Δt，其中Δt为设定的计划完工时间增量；初始化所有调度状态，并跳转至步骤4.2。

3.根据权利要求2所述的存在准备时间的多品种生产分批调度方法，其特征在于，所述步骤4.2中确定加工工件的产线包含以下两个条件：

1)所有产线中最先空闲产线优先；

2)当有多条产线同时空闲时，可加工工件种类少的产线优先。

4.根据权利要求2所述的存在准备时间的多品种生产分批调度方法，其特征在于，所述步骤4.2中工件在产线上的批次数量为：在该生产线总生产时间不超过计划完工时间t₀的前提下，所能达到的最大可加工批次数量。

5.根据权利要求1所述的存在准备时间的多品种生产分批调度方法，其特征在于，所述步骤7中的对工件进行重新分批，包括以下步骤：

步骤7.1：从所有工件中选择生产单个批次所需时间最长的工件i；

步骤7.2：将该工件的批次数k_i更新为k_i＝k_i+1。