[发明专利]一种生产计划与调度集成优化方法

摘要

本发明涉及涉及一种生产计划与调度的集成优化方法。目前生产计划与调度问题求解方式主要为传统优化方法，优化的结果很难是最优解，且很可能在工艺上无法实现，从而导致预期的生产目标无法实现，资源分配无法下达等问题的产生。本发明步骤是：获取生产计划层与调度层的具体数据；根据具体数据分别建立计划层费用模型与调度层费用模型；利用改进的协同优化方法对计划与调度费用模型进行优化，最终获取最低成本的生产方案。本发明是针对生产计划与调度优化中的一些难题，提出一种具有较强全局优化能力的优化方法，该优化方法具有开放性、鲁棒性、并行性、全局收敛性以及对问题的数学形式无特殊要求等特点。

主权项

1.一种生产计划与调度集成优化方法，其特征在于该方法的步骤包括：步骤1：需要获取生产设备的具体数据，具体生产工艺数据、管理层费用单价以及产品种类；这些数据通过生产过程中统计获取；步骤2：通过管理层的参数建立生产计划费用模型，组成部分为管理层费用；通过生产工艺数据及原料参数建立生产调度费用模型，组成部分为固定生产费用以及可变生产费用；①系统级模型根据调度周期时长T，将计划周期均分成N个调度周期；生产计划模型总费用由生产费用ProductionCost，库存费用InventoryCost，运输费用TransprotCost以及短缺费用BackorderCost组成；式中，t表示时间周期，s表示物料状态，Sp表示物料集合，α、β、γ、δ分别表示生产费用单价，库存费用单价，运输费用单价以及短缺费用单价，Pro、Inv、Tra、Bac分别表示生产量，库存量，运输量以及短缺量；约束条件：1.生产平衡2.需求平衡3.生产能力约束每个生产调度周期中，生产计划的期望产量不可以超过生产能力最大值4.补充约束在协同迭代求解的过程中，每个调度周期作为子学科，使子学科间不一致性最小作为系统级的计划周期的约束；τs为学科级模型优化所得值与系统级模型传递的值的偏差值，μ为补充约束中的松弛因子；②学科级模型生产调度作为集成模型的下层问题，其目标是根据生产计划的优化结果，并结合自身调度周期内资源、设备等约束条件，进行生产资源以及设备在时序上的安排，并尽可能使两者结果相接近；每个生产调度周期的模型采用状态任务网络进行建立；生产调度模型总费用SchedulingCost由设备固定启动费用EquipmentCost以及物料处理费用TaskCost两部分组成；式中，i表示任务，j表示设备，n表示事件点；xi,j,n表示在事件点n开始时任务i是否在设备j上执行；Bi,j,n表示任务i在设备j上的处理量；τs为学科级优化所得值与系统级传递的值的偏差值,λ为罚函数因子，其取值影响系统级优化结果对学科级优化时的影响程度；约束条件：1.不等式约束1.1分配约束1.2加工能力约束1.3储量约束1.4序列约束δij为设备i处理任务j的所需时间2.等式约束2.1物料平衡约束步骤3利用改进协同优化算法对生产计划与调度问题进行集成求解；具体步骤如下：①根据市场需求量对生产计划问题进行求解，求解获取对应的每种产品每个生产调度周期的产量Ptk，t表示生产周期，k表示产品种类，将这些值作为目标点传递给N个生产调度问题；②生产调度根据生产计划模型传递的目标点并结合自身约束进行最优生产成本求解；得到每个调度周期的每种产品的具体产量P_t^k′、费用记为SchedulingCost_t以及总体调度费用若则算法停止，输出当前最优方案；否则转第③步，并记总费用为其中N个生产调度周期，M种产品，ε表示阈值；③生产计划根据N个生产调度周期传递的产量，获取差值和将差值和作为补充约束，进行新一轮的求解优化；并将新的优化结果产量传递给每个生产调度周期；记录下新的生产计划的费用PlanningCost′；④生产调度根据新传递的目标点进行优化，将返回值传递给生产计划，并记录下每个调度周期的费用记为SchedulingCost_t′以及总体调度费用并记新的总体费用为⑤将两次的总体费用进行比较，θ表示阈值。