专利名称：用于混合并行机和作业车间的组批动态控制方法
技术领域：
本发明涉及一种组批动态控制方法，尤其涉及一种用于混合并行机和作业车间的组批动态控制方法。
背景技术：
作业车间的生产控制包括静态生产控制和动态生产控制。静态生产控制是通过接受生产任务，根据车间内的资源利用情况，合理安排生产任务及资源的过程。动态生产控制是建立在静态生产控制基础上，针对实际生产情况中可能出现的加工时间不确定、机器故障等典型动态事件，对静态控制的结果进行修正或进行参数调整，以提高制造系统响应动态事件的能力、保持生产过程的稳定性并提高交货准确率和生产效率。目前，对于车间中进行动态生产控制的系统还处于探索阶段。经过对现有技术文献的检索发现，Jain A K 等在((International Journal of Production Research)) (国际生产管理杂志)(1997年)189-200页上发表的“Management science, theory of constraints/optimized production technology and local optimization，，(管理禾斗学， 约束/优化理论生产技术与局部优化)提出了预-反应式控制方法，其中包括周期性控制、 事件驱动控制与混合控制三部分。周期性控制以滚动时域为基础周期给任务分配资源并执行控制。在很多工业过程中，在无法实时从车间层获得对系统状态实时监控数据的环节下， 管理员需要采集车间层和更高层控制系统的所有可得信息来周期性控制，生成的控制方案一直执行到下一个时段的到来，在此期间不进行修改。在这种方式下，当系统状态发生重大变化时，这种控制决策可能无法保持良好的性能。对于事件驱动的动态控制，是指一旦系统状态改变就进行动态调整。此时，动态调整的计算量很大，要求快速捕获新事件的信息。 然而，对于大规模系统来说，在很多事件相继发生的状况下，系统可能一直处于动态控制状态，因此，系统的稳定性很差。另外，动态控制需要的计算成本非常大，不适合动态复杂环境下的车间动态控制要求。考虑到当车间出现动态事件时，需要新控制安排与原控制安排的偏移量尽可能得小，尽可能减少动态事件对全过程安排的影响。所以，车间生产控制的鲁棒性非常重要，即要求动态控制过程生成的安排同时具有良好的有效性和稳定性。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于混合并行机和作业车间的组批动态控制方法，通过在生产控制过程中考虑制造系统的各种动态事件，获得针对车间动态事件进行调整后的生产安排，显著提高制造系统运行过程的鲁棒性。为实现上述目的，本发明提供了一种用于混合并行机和作业车间的组批动态控制方法，包括以下步骤A、对动态事件进行预处理；B、建立生产控制模型；C、对多个任务进行动态组批，获得在任务动态事件影响下任务在资源上的安排结果；D、对所述结果进行有效性和稳定性分析，以评价生产控制结果的鲁棒性。进一步地，所述动态事件包括时间类动态事件、设备类动态事件和计划类动态事件，所述预处理为对所述动态事件进行参数化描述。进一步地，所述时间类动态事件包括任务加工延迟和任务加工提前；所述设备类动态事件包括设备故障和设备维护；所述计划类动态事件包括紧急订单、追加计划、减少计划和取消计划。进一步地，步骤B进一步为根据所述动态事件的参数化描述，对车间的资源、任务进行获取，获得动态控制模型的任务参数、资源参数、约束关系参数、目标参数，以建立不确定环境下的生产控制模型。进一步地，所述生产控制模型包括任务约束的参数模型、资源约束的参数模型及目标函数的参数模型。进一步地，所述步骤C进一步包括如下步骤Cl、根据具体的事件类型设置动态控制规则，根据不同的动态控制规则所产生的不同结果，最终选择所需的动态控制规则；C2、确定所有任务批次的数量、开始时间和完成时间，根据设备闲置产能，进行组批。进一步地，所述步骤C2进一步包括如下步骤C21、选择最早的设备e的空闲时刻t，针对订单i中第j类产品的第k+Ι步工序的任务进行组批操作，所述任务组成多个任务集合，通过设备剩余产能与任务所需产能的对比来进行组批操作，以确定设备闲置产能Capabilitye可生产的任务的数量B ；C22、针对订单i中第j类产品的第k步工序的任务批次，选择设备空闲时刻t或 t时刻前完成的生产批次集合，计算所述生产批次集合中的任务数量为n/，当n/ =B, 即当前等待的任务集合的数量等于设备可以加工的产能最大数量时，则将所述n/个工件组成一个批次，在设备e上进行安排；当n/ > B，则当前等待的任务集合的数量大于设备可以加工的最大批量时，则在所述当前等待的任务集合中选择B个任务组成一个批次，在设备e上进行安排；当n/ < B，则当前等待的工件数量小于机器的剩余产能时，可将所述 n/个工件组成一个批次，占用部分设备e的产能；C23、将所选择的时刻t或t时刻前完成的生产批次集合按照完成时间的先后排序，依次取出小于或等于批次数量的产品数量，直至总数量等于B ；C24、检查订单i中第j类产品第k+Ι道工序的生产批次集合，确认数量是否等于订单i中第j类产品第k道工序的生产批次集合的总数量，若等于所述总数量，则步骤C结束；否则，则跳转至步骤C21循环执行。进一步地，所述有效性表示为U( δ) = |F-F' |，其中，原生产安排过程的目标值为F，动态生产控制后的目标值为F'。进一步地，所述稳定性表示为风句
权利要求
1.一种用于混合并行机和作业车间的组批动态控制方法，包括以下步骤A、对动态事件进行预处理；B、建立生产控制模型；C、对多个任务进行动态组批，获得在任务动态事件影响下任务在资源上的安排结果；D、对所述结果进行有效性和稳定性分析，以评价生产控制结果的鲁棒性。
2.如权利要求1所述的组批动态控制方法，其中所述动态事件包括时间类动态事件、 设备类动态事件和计划类动态事件，所述预处理为对所述动态事件进行参数化描述。
3.如权利要求2所述的组批动态控制方法，其中所述时间类动态事件包括任务加工延迟和任务加工提前；所述设备类动态事件包括设备故障和设备维护；所述计划类动态事件包括紧急订单、追加计划、减少计划和取消计划。
4.如权利要求1或2或3所述的组批动态控制方法，其中步骤B进一步为根据所述动态事件的参数化描述，对车间的资源、任务进行获取，获得动态控制模型的任务参数、资源参数、约束关系参数、目标参数，以建立不确定环境下的生产控制模型。
5.如权利要求4所述的组批动态控制方法，其中，所述生产控制模型包括任务约束的参数模型、资源约束的参数模型及目标函数的参数模型。
6.如权利要求1或2或3所述的组批动态控制方法，其中，所述步骤C进一步包括如下步骤Cl、根据具体的事件类型设置动态控制规则，在所述动态事件发生时，遍历相关的动态控制规则，根据不同的动态控制规则的效果选择所需的动态控制规则；C2、确定所有任务批次的数量、开始时间和完成时间，根据设备闲置产能，进行组批。
7.如权利要求6所述的组批动态控制方法，其中，所述步骤C2进一步包括如下步骤C21、选择最早的设备e的空闲时刻t，针对订单i中第j类产品的第k+Ι步工序的任务进行组批操作，通过设备剩余产能与任务所需产能的对比来进行组批操作，以确定设备闲置产能Capabilitye可生产的任务的数量B ；C22、针对订单i中第j类产品的第k步工序的任务批次，选择设备空闲时刻t或t时刻前完成的生产批次集合，计算出所述生产批次集合中的任务数量n/，当n/ =B，即当前等待的任务集合的数量等于设备可以加工的产能最大数量时，则将所述n/个工件组成一个批次，在设备e上进行安排；当n/ > B，则当前等待的任务集合的数量大于设备可以加工的最大批量时，则在所述当前等待的任务集合中选择B个任务组成一个批次，在设备e 上进行安排；当n/ < B，则当前等待的工件数量小于机器的剩余产能时，可将所述n/个工件组成一个批次，占用部分设备e的产能；C23、将所选择的时刻t或t时刻前完成的生产批次集合按照完成时间的先后排序，依次取出小于或等于批次数量的任务数量，直至总数量等于B ；C24、检查订单i中第j类产品第k+Ι道工序的生产批次集合，确认数量是否等于订单i 中第j类产品第k道工序的生产批次集合的总数量，若等于所述总数量，则步骤C结束；否则，则跳转至步骤C21循环执行。
8.如权利要求7所述的组批动态控制方法，其中，所述有效性表示为υ(δ)= If-F' |，其中，原生产安排过程的目标值为F，动态生产控制后的目标值为F'。
9.如权利要求8所述的组批动态控制方法，其中，所述稳定性表示为
10.如权利要求9所述的组批动态控制方法，其中，所述鲁棒性表示为R(S)= χ·υ(δ) + (1-χ) · S(S)，其中，xe
，χ为有效性和稳定性的重要性因子。
全文摘要
本发明公开了一种用于混合并行机和作业车间的组批动态控制方法，包括以下步骤A、对动态事件进行预处理；B、建立生产控制模型；C、对多个任务进行动态组批，获得在动态事件影响下任务在资源上的安排结果；D、对所述结果进行有效性和稳定性分析，以评价生产控制结果的鲁棒性。本发明的方法通过在生产控制过程中考虑制造系统的各种动态事件，获得针对车间动态事件进行调整后的生产安排，显著提高制造系统运行过程的鲁棒性。
文档编号G05B13/00GK102360178SQ20111023500
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者张洁, 朱琼 申请人:上海交通大学