一种中成组约束的三阶段柔性流水车间调度方法
【专利摘要】本发明涉及一种中成组约束的三阶段柔性流水车间调度方法，包括如下步骤：步骤一：提出一类考虑中成组约束的、工件批量到达的三阶段柔性流水车间调度问题，且用Graham的三元组来描述这样一类问题：FF3-GT2|Rl,(m1,m2,m3)|Cmax；步骤二：建三阶段柔性流水车间调度问题的优化模型；步骤三：提出了五种基于SP思想的启发式算法和一种基于ST思想的启发式算法；步骤四：设计仿真实验，对这六种启发式算法进行了仿真调度。本发明为求解带成组约束的柔性流水车间调度问题提供一套完整的求解算法，解决了中成组约束的三阶段柔性流水车间调度问题。
【专利说明】一种中成组约束的三阶段柔性流水车间调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及柔性流水车间调度领域，尤其涉及一种中成组约束的三阶段柔性流水 车间调度方法。
【背景技术】
[0002] 柔性流水车间（Flexibleflowshop,FFS)调度问题在离线制造系统中普遍存 在，对其进行研究具有重要理论意义和工程实用价值。经典的柔性流水车间调度可描述为： 有s类处理机，第j类有sj个同等并行机每个工件有s道工序，每道工序需要在每类同等 并行机中的一个处理机上加工,且每个工件的加工顺序相同。对于经典的柔性流水车间调 度问题已经有不少的研究成果。然而，经典柔性流水车间调度问题对实际调度环境做了较 大的简化，例如，所有工件在零时刻到达；机器都是同等并行机等。在实际生产环境中调度 环境要复杂多，出于理论研究和工程实际的需要，研究者提出了各种FFS调度问题模型并 研究了其相应的算法，如考虑工件带到达时间、考虑工件加工时间不确定、考虑机器为非同 等并行机等FFS调度问题。目前针对带成组约束的FFS调度问题的研究成果并不多，有的 考虑了混杂的二阶段流水作业问题，其中第一阶段由m台并行机组成，第二阶段由一台批 处理机组成，并以最少化最大完工时间为研究目标；有的以模具电极加工作为研究背景， 考虑了具有数控加工CNC(ComputerNumericalControl，CNC)和电火花EDM(Electrical DischargeMachining,EDM)两道工序且后工序带有成组特征的柔性流水车间调度问题进 行了研究，以最少化电极总拖期量为目标，提出了一种启发式算法。事实上，带成组约束的 柔性流水车间调度问题普遍存在于离散制造行业，例如工件的热处理、模具行业中的电火 花等，本发明根据出现成组约束的位置不同把该类问题分为三种子类问题：前成组约束、后 成组约束和中成组约束柔性流水车间。有的分别针对具有前、后成组约束的两阶段柔性流 水车间调度问题进行研究，提出了相应的启发式算法，并对算法进行了最坏情形界分析。
[0003] 通过对上面的文献分析，发现对于FFS问题的研究，大多数只是局限在两阶段的 柔性流水车间调度问题，对三阶段或者多阶段的柔性流水车间调度问题的研究相对来说较 少，更没有发现对于具有中成组约束的三阶段柔性流水车间调度问题的研究。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种中成组约束的三阶段柔性流水车间调度方法，为求解 带成组约束的柔性流水车间调度问题提供一套完整的求解算法，解决了中成组约束的三阶 段柔性流水车间调度问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种中成组约束的三阶段柔性流水车间调度方法，包括如下步骤： 步骤一：提出一类考虑中成组约束的、工件批量到达的三阶段柔性流水车间调度问题， 并且每阶段都是由非同等并行机构成，且用Graham的三元组来描述这样一类问题： FF3-GT2IR1, (Hi1,m2,m3) |Cmax； 步骤二：在对中成组约束进行了定义和数学描述的基础上，进一步建三阶段柔性流水 车间调度问题的优化模型； 步骤三：通过对该类调度问题的分析，得到问题的下界和一个定理，基于文献提出的SP和ST两种算法设计思想，提出了五种基于SP思想的启发式算法和一种基于ST思想的启 发式算法； 步骤四：设计仿真实验，对这六种启发式算法进行了仿真调度，通过调度结果的分析得 出这六种启发式算法在不同参数配置下的算法效果和一个重要结论：SP.Johnson-MJ算法 对于求解具有中成组约束的三阶段柔性流水车间调度问题的优越性。
[0006] 进一步,上述问题FF3-GT2IR1,Oii1,m2,m3)ICmax的数学模型如下： Minf=Cmax (1)； 约束条件为：
【权利要求】
1. 一种中成组约束的三阶段柔性流水车间调度方法，包括如下步骤： 步骤一：提出一类考虑中成组约束的、工件批量到达的三阶段柔性流水车间调度问题， 并且每阶段都是由非同等并行机构成，且用Graham的三元组来描述这样一类问题： FF3-GT2 |Ru (m"m2,m3) | 步骤二：在对中成组约束进行了定义和数学描述的基础上，进一步建三阶段柔性流水 车间调度问题的优化模型； 步骤三：通过对该类调度问题的分析，得到问题的下界和一个定理，基于文献提出的SP和ST两种算法设计思想，提出了五种基于SP思想的启发式算法和一种基于ST思想的启 发式算法； 步骤四：设计仿真实验，对这六种启发式算法进行了仿真调度，通过调度结果的分析得 出这六种启发式算法在不同参数配置下的算法效果和一个重要结论：SP.Johnson-MJ算法 对于求解具有中成组约束的三阶段柔性流水车间调度问题的优越性。
2. 如权利要求1所述的中成组约束的三阶段柔性流水车间调度方法，其特征在于，所 述问题FF3-GT2IRU|(：_的数学模型如下：
以下是数学模型用到的变量： Ai:第i个A类工件，i=l，2，…，n; BJ:第j个B类工件，j= 1，2，…，q; md:加工单元d的机器数量，d= 1，2, 3 ; Rld:工件1在加工单元d的到达时间，1 = 1，2,…，（n+q); Mkd:加工单元d中第k台机器，k=l，2，…，md; Aij:B类工件B」在第二道序加工时需要A类工件协同加工的第i个工件；plkd:工件1在加工单元d第k台机器上的加工时间； Sld:工件1在加工单元d加工的开始加工时间Cld:工件1在加工单元d加工的完工时间； :工件h在第二道工序需要A类工件协同加工的工件集； 工件集的数量；
上述的表达式中：式（1)表示问题的目标函数，最小化工件最大完工时间；式（2)表示 目标函数值等于最后一个完工的工件完工时间；式（3)表示每个工件必须在每个加工单元 中的一台机器上加工；式（4)计算每个工件在每个加工单元加工的完工时间；式（5)表示 工件在每个加工单元的开始加工时间不能早于其在该加工单元的到达时间；式（6)表示工 件在下一个加工单元的到达时间等于该工件在上一个加工单元的完工时间；式（7)表示在 第一和第三个加工单元的机器同一时间只能加工一个工件；式（8)表示A类工件在第二道 序需要成组加工的工件集；式（9)表示第二加工单元的机器同一时间只能加工一个B类工 件；式（10)表示B类工件需要与其对应的A类工件在第二个加工单元中具有成组加工，并 且A类工件具有并行加工特点；式（11)表示A类工件成组后的工件总数等于成组前的工件 总数。
【文档编号】G06Q10/04GK104484709SQ201410656696
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】杨海东, 黎展涛, 刘国胜, 张沙清, 郭建华 申请人:广东工业大学