专利名称：基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法
技术领域：
本发明属于信息技术和先进制造领域，涉及一种基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法。
背景技术：
一般地，研究生产过程优化问题的目的是为了缩短生产时间，减少生产成本，从而提高企业的可信度。正因为此，现在很多的企业面临很大的客户信任度压力。因此，有效的生产过程优化十分重要并越来越引起企业的关注。为了提高企业的市场竞争力，很多国际大型制造型企业已经开始致力于有关生产过程优化的研究。采用建立数学模型以及利用计算机编程求解的方法来解决生产过程优化问题是一种重要的研究方向。过去三十年，人们在这方面进行了大量的研究，专利号为 2005100615238的中国专利申请“一种流程工业可视化生产工艺流程描述的建模方法”提出一种适用于一般流程工业企业的间歇性或半间歇性生产系统的可视化方法，该方法从软件实现上阐述了建立生产系统模型的过程，包含了一部分逻辑约束。专利号为200810228^8X 的中国专利申请“一种炼钢连铸生产在线多模式时间优化调度方法”提出一种以炼钢行业生产规则和订单合同交货期为约束条件的基于在线多模式动态调度方法，该方法在不借助数学规划的情况下充分利用了生产规则，具有一定的调度实用性。专利号为2009100997828 的中国专利申请“一种流程工业企业生产过程的生产调度智能优化方法”仅仅能够为生产线上各台连续生产设备确定各个时间段内的处理量。上述都没有涉及以减少生产成本为目标函数的问题，而本发明则是针对机械加工生产过程中存在的优化调度问题，提出一种基于时间约束，以减少生产成本为目标的优化调度方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法，以解决传统的机械加工生产过程中存在的优化调度问题。为实现上述目的，本发明的基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法步骤如下
(1)根据实际机械加工生产过程，给定待加工工件及一个批次中的工件数量，确定加工工件的工艺流程及工艺流程中各工序对应加工设备的数量和相应的设备运行参数，并限定加工完成所述批次的总加工时间；
(2)根据步骤(1)中给出的限定条件建立基于时间约束的生产过程优化的数学模型；
(3)采用启发式算法求解基于时间约束的生产过程优化的数学模型，得到加工过程中各工序对应的每台加工设备所需完成的工件数目、每个工件对应于每台加工设备的加工开始时间和加工结束时间；
(4)根据基于时间约束的生产过程优化的数学模型的求解结果，采用仿真软件模拟所述批次工件的加工生产过程；(5)根据仿真软件模拟结果制定设备安排表和设备作业票，完成机械加工生产过程的优化。所述步骤(1)中相应的设备运行参数具体指工艺流程中各工序对应的加工设备的功率、各加工设备加工单个工件的工作时间。所述步骤(2)中的限定条件即是指待加工工件及一个批次中的工件数量、加工完成所述批次的总加工时间、加工工件的工艺流程中各工序对应加工设备的数量和相应的设备运行参数。所述基于时间约束的生产过程优化模型为 目标函数
权利要求
1.一种基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法，其特征在于，该方法步骤如下(1)根据实际机械加工生产过程，给定待加工工件及一个批次中的工件数量，确定加工工件的工艺流程及工艺流程中各工序对应加工设备的数量和相应的设备运行参数，并限定加工完成所述批次的总加工时间；(2)根据步骤(1)中给出的限定条件建立基于时间约束的生产过程优化的数学模型；(3)采用启发式算法求解基于时间约束的生产过程优化的数学模型，得到加工过程中各工序对应的每台加工设备所需完成的工件数目、每个工件对应于每台加工设备的加工开始时间和加工结束时间；(4)根据基于时间约束的生产过程优化的数学模型的求解结果，采用仿真软件模拟所述批次工件的加工生产过程；(5)根据仿真软件模拟结果制定设备安排表和设备作业票，完成机械加工生产过程的优化。
2.根据权利要求1所述的基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法，其特征在于所述步骤(1)中相应的设备运行参数具体指工艺流程中各工序对应的加工设备的功率、各加工设备加工单个工件的工作时间。
3.根据权利要求2所述的基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法，其特征在于，所述步骤(2)中的限定条件即是指待加工工件及一个批次中的工件数量、加工完成所述批次的总加工时间、加工工件的工艺流程中各工序对应加工设备的数量和相应的设备运行参数。
4.根据权利要求3所述的基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法，其特征在于，所述基于时间约束的生产过程优化模型为目标函数:
5.根据权利要求4所述的基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法法，其特征在于所述步骤(4)是采用Arena仿真软件模拟生产过程。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法，其特征在于所述步骤(5)将制定的设备安排表和设备作业票发放给对应操作的工作人员，工作人员便可根据设备安排表和设备作业票进行对应的机械加工工序。
全文摘要
本发明涉及基于时间约束的机械加工生产过程优化调度方法，该方法给定待加工工件及数量，确定各加工设备的数量和运行参数，并限定加工完成所述批次的总加工时间；建立基于时间约束的生产过程优化的数学模型；采用启发式算法求解数学模型；采用仿真软件模拟加工生产过程；制定设备安排表和设备作业票，完成机械加工生产过程的优化。本发明的方法充分利用机械加工工艺特点以及在生产调度中所体现的逻辑关系，基于时间约束建立了一种0-1整数规模模型，并采用启发式算法对模型进行求解得到了优化可行解、优化的调度方案，本方法简单实用，在保证生产任务要求的前提下以减少机器使用成本，减少了资源和能源的浪费，降低了生产费用，提高了生产效益。
文档编号G05B19/418GK102183931SQ201110072350
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者吴瀛峰, 王大伟, 赵利军 申请人:平高集团有限公司, 河南平高电气股份有限公司