专利名称：基于aca模型的多品种多工艺制造企业车间调度控制方法
技术领域：
本发明涉及一种车间调度控制领域，尤其是一种多品种多工艺制造企业车间调度控制方法。
背景技术：
现有技术中，例如申请号/专利号2010102^408. 2，公开了一种基于多种群协同进化的柔性作业车间调度方法，主要克服基于遗传算法的柔性作业车间调度方法性能得不到充分发挥的不足。该发明可以获得高质量的适合车间实际生产的调度方案，缩短生产时间，可用于车间生产过程的调度管理与优化。但其对初始种群很敏感，收敛速度慢。车间调度问题是一类复杂且极具代表性的工程问题，也是典型的NP难题，在求解车间调度问题时，常利用数学规划法、分支定界方法、人工智能方法、神经网络方法、遗传算法、蚁群算法和模拟退火法等。
发明内容
为了克服已有现有车间调度控制方法的适用性较差、收敛速度慢、实用性较差的不足，本发明提供一种适用性良好、收敛速度较快、实用性强的基于ACA模型的多品种多工艺制造企业车间调度控制方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于ACA模型的多品种多工艺制造企业车间调度控制方法，所述多品种多工艺制造企业车间中，工件j在机器i上的操作完成时间记作Cij，工件j离开整个加工系统的时间记作Cp工件j的工期为…，工件j的延迟定义为Lj = Cj-Clj(I)当工作完成滞后的时候是正，而当工作提前完成的时候是负；工件j的滞后定义为Tj = max(Cj-(IjjO) = max(Lj,0) (2) 采用制造期Cmax、最大延迟Lmax、总滞后时间Σ Tj作为调度目标，通过权重加合法得到调度总目标函数的表示为111111(0^+0^+0 3 Σ Tj) (3)所述控制方法包括以下步骤1)所述多品种多工艺制造企业车间的目标函数为minF = min ( θ ^max+ θ 2Lmax+ θ 3 Σ Tj)，j = 1，2，· · ·，η (4)s. t. Ykj-Yij 彡 PiJ 对所有(i，j) — (k，j) e ACmax-Yij 彡 PiJ 对所有(i，j) e NYij-Yil 彡 Pil V Yil-Yij 彡 Pij 对所有(i，1)和(i，j)，i = 1，2，· · ·，mYij ^ 0 对所有(i，j)GNLj = Cj-dj
Tj = max (LjjO)Cmax = max(C1, C2, L, Cj)式中yu表示操作(i，j)的起始时间，N表示都有操作(i，j)的集合，A为所有路线约束(i，j) — (k，j)的集合，它需要工作j在机器k加工前先在机器i上加工，Pij表示加工时间；当将任务Agent的任务信息由协调Agent发送给决策Agent时，决策Agent先将任务信息用有向图G表示出来；这里决策Agent通过任何算法得到的调度规则都可以做为禁忌搜索法的初始解。2)规则决策元Agent收到协调Agent发送来的调度规则的信息后，首先计算目标值F ；然后在该调度的邻域内搜索出其他调度方法；(2. 1)调度的邻域结构在关键路径上的两个加工任务(i，j)和(i，k)之间的邻对交换，在交换之后的机器i上，任务(i，k)在任务(i，j)之前执行；对于工件k，任务(i，k)属于这个工件，即工件 k在机器h上完成任务(h，k)之后马上进行操作；在机器h上，交换任务(h，k)和在(h，k) 之前在机器h上进行的任务，记为(h，1)；(2. 2)搜索方法在获得初始调度解时，禁忌表是空的，规则决策元Agent的搜索过程如下令π、 ν(π)、Ν(π)和Jib分别表示加工顺序、移动集、邻域和当前已知的最好的解；假设移动集 V(Ji)非空，将这些移动分成两类非禁忌的移动和禁忌的移动。ν(π)\Τ中的移动是未禁忌的，而ν(π) η τ中的移动则是禁忌的。若ν(π)为空，则说明已经找到了最优解，否则按照相应的工序开工时间由小到大的顺序依次检查V(JI)中的移动；采用第一个比原解好的未禁忌的移动，并且在搜索过程中始终记录当前最好的解；若每个未禁忌的移动得到的解都不好于原解，则选择其中最不差的移动；若不存在未禁忌的移动，也就是ν(π)所有的移动都被禁忌了，则采用移动集中禁忌“最久”的移动V。，并对禁忌表作出修改在禁忌表中将V。和比V。禁忌更久的项删除；3)在调度主体层中，元胞空间里的各个元胞(即工位)将根据规则决策元授予的调度规则进行状态改变。(1)在车间物流畅通没有等待的时候，采用先进入先出和先到先服务的规则，格点状态变化如下
权利要求
1. 一种基于ACA模型的多品种多工艺制造企业车间调度控制方法，其特征在于所述多品种多工艺制造企业车间中，工件j在机器i上的操作完成时间记作Cu，工件j离开整个加工系统的时间记作Cp工件j的工期为…，工件j的延迟定义为 Lj = Cj-Clj(I)当工作完成滞后的时候是正，而当工作提前完成的时候是负；工件j的滞后定义为Tj = max(Cj-dj,0) = max(Lj 0) (2)采用制造期Cmax、最大延迟Lmax、总滞后时间Σ L作为调度目标，通过权重加合法得到调度总目标函数的表示为!!!!!!(θ^+θ^+θ 3 Σ Tj) (3) 所述控制方法包括以下步骤1)所述多品种多工艺制造企业车间的目标函数为minF = min( θ ^fflax+ θ 2Lfflax+ θ 3 Σ Tj), j = 1,2,..., η (4) s. t. Ykj-Yij 彡 PiJ 对所有(i，j) — (k，j) e A Cmax-Yij ^ Pij 对所有(i，j) e NYij-Yii 彡 Pii V Yil-Yij 彡 Pij 对所有(i, 1)禾口(i, j), i = 1,2，· · ·，m Yij ^ ο 对所有(i，j)GNLj = Cj-djTj = max (Lj, 0)Cmax = max (C1, C2，L，Cj)式中示操作(i，j)的起始时间，N表示都有操作(i，j)的集合，A为所有路线约束(i，j) — (k，j)的集合，它需要工作j在机器k加工前先在机器i上加工，Pij表示加工时间；当将任务Agent的任务信息由协调Agent发送给决策Agent时，决策Agent先将任务信息用有向图G表示出来；2)规则决策元Agent收到协调Agent发送来的调度规则的信息后，首先计算目标值F； 然后在该调度的邻域内搜索出其他调度方法；(2. 1)调度的邻域结构在关键路径上的两个加工任务(i，j)和(i，k)之间的邻对交换，在交换之后的机器i 上，任务(i，k)在任务(i，j)之前执行；对于工件k，任务(i，k)属于这个工件，即工件k在机器h上完成任务(h，k)之后马上进行操作；在机器h上，交换任务(h，k)和在(h，k)之前在机器h上进行的任务，记为(h，1)； (2. 2)搜索方法在获得初始调度解时，禁忌表是空的，规则决策元Agent的搜索过程如下令π、 ν(π)、Ν(π)和Jib分别表示加工顺序、移动集、邻域和当前已知的最好的解；假设移动集 V(Ji)非空，将这些移动分成两类非禁忌的移动和禁忌的移动。ν(π)\Τ中的移动是未禁忌的，而V(Ji) η T中的移动则是禁忌的。若V(Ji)为空，则说明已经找到了最优解，否则按照相应的工序开工时间由小到大的顺序依次检查V(Ji)中的移动；采用第一个比原解好的未禁忌的移动，并且在搜索过程中始终记录当前最好的解；若每个未禁忌的移动得到的解都不好于原解，则选择其中最不差的移动；若不存在未禁忌的移动，也就是V( π)所有的移动都被禁忌了，则采用移动集中禁忌“最久”的移动ν。，并对禁忌表作出修改在禁忌表中将V。和比V。禁忌更久的项删除；3)在车间物流畅通没有等待的时候，采用先进入先出和先到先服务的规则，格点状态变化如下sHHhwn) =ifSl(l,m(q,Q^t,d,e,wn)and STc{d) (q, t，d，e = 0, wn)(5)s^(Hhwn)else式中当粒子在原节点c(i，j(i))加工完成，并且目标节点c (d)的加工设备处于空闲状态，粒子下一时步向目标节点运动；同时，原节点c(i，j(i))的状态变化如下纩+1(q,t,d,e,wn) =ScQJQl)(qj = 0,d = 00,e = 0,wn)ifSTc(hmM,Q&t,d,e,wn、and STc(d) (q, t,d,e = 0, wn)(6)Kelse当粒子处在运输节点、工序处理准备工位节点、工序处理工位节点时，在物流通畅情况下，粒子按流程方向进入下一邻接节点，故有 d = (i+1, j(i+l)) (2) SPT 和 LPL 规则最短或最长加工时间优先规则在τ =0时刻将m个最短或最长的工作分配给m台机器；此后，任一台机器空闲，剩下的工作中加工时间最短或最长的将分配给这台空闲机器； Ps = PA，Pa = {k I tk = min (max) Τ} (Τ e t)Szc^M,t,d,e,wn) =if STc(d)(q,t,d,e = 0,wn)(7)else式中PS通过规则选择工件PA，在这里假设各工件加工的时间不相同，T为工件在c(dx) 上加工所需的时间的集合，c(dx)为空闲的任一相同属性的机器，k为选定的在c(dx)上加工的粒子。
全文摘要
一种基于ACA模型的多品种多工艺制造企业车间调度控制方法，包括以下步骤1)设定多品种多工艺制造企业车间的目标函数，当将任务Agent的任务信息由协调Agent发送给决策Agent时，决策Agent先将任务信息用有向图G表示出来，并且由决策Agent通过任意算法得到的调度规则做为禁忌搜索法的初始解；2)规则决策元Agent首先计算目标值F，然后在该调度的邻域内用禁忌搜索法搜索出其他调度方法，采用目标值最小的解作为采纳的规则；3)元胞空间里的各个元胞(即工位)将根据规则决策元授予的调度规则进行状态改变。本发明能够描述复杂调度系统，很好地反映生产实际并兼顾模型运算效率，快速、较准确的解决了动态、复杂的多品种多工艺制造企业车间调度问题。
文档编号G06Q10/06GK102542411SQ20111043460
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者吴云翔, 潘益菁, 盛家君, 邱晓杰, 陈勇 申请人:浙江工业大学