一种工序序列择时的多设备工序调度方法与流程

本发明涉及自动化加工技术领域，具体涉及一种工序序列择时的多设备工序调度方法。

背景技术：

随着技术的不断发展进步，近年来制造业逐步地向自动化生产的模式发展，自动化生产技术在企业的生产加工中已经得到普遍应用。多设备工序综合调度，即加工工艺图具有树形结构特征的复杂单产品，其工序节点需要设备资源中的一台或多台设备协同加工。目前，在生产制造的过程中，对于存在多设备工序的树状工艺结构的复杂单产品，其多设备工序综合调度方法只考虑一般多设备工序的调度和加工，调度算法大都过于注重工序的串行加工，未考虑并行工序之间的并行处理，从而可能导致设备空闲等待的时间较长，同时忽略了先加工工序对后加工工序的影响，导致串行工序间紧密度差，并行工序间并行性差，最终影响产品调度结果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种工序序列择时的多设备工序调度方法。

本发明采用如下方案实现：

一种工序序列择时的多设备工序调度方法，将存在多设备工序的加工工艺树中加工工序的偏序关系取反，得到逆序加工工艺树，随后确定产品加工工艺树中各工序加工顺序；设置工序队列qu，并将产品加工工艺树中各工序加工顺序存入工序队列qu；工序队列qu具有多个子工序，将其中的第一个子工序序列上的工序从工序队列qu中出队并调度，形成初始调度方案；依次将工序队列qu中其它工序出队，并判断其为普通工序还是多设备工序，若出队工序为普通工序，则按择时调度策略和择时调整策略确定其调度方案，若出队工序为多设备工序，则按多设备工序择时调度策略和多设备工序择时调整策略作为该多设备工序的调度方案；依次调度工序队列中所有工序，最终生成产品调度方案。

进一步的，所述调度方法具体步骤如下：

步骤１：将多设备工序的加工工艺树中加工偏序关系逆置，得到逆序加工工艺树；

步骤2：输入i=0；

步骤3：分别计算逆序工艺树上现存叶子节点的路径长度.

步骤4：i++；

步骤5：选择路径最长的叶节点工序w；

步骤6：判断工序w是否唯一，若工序w不唯一，则选择其路径上工序数最多的工序q，若唯一，将工序w设为q，执行步骤7；

步骤7：判断工序q是否唯一，若不唯一，选择工序所在层数与原加工工艺树中根结点所在层数之差数最小的工序o，若唯一，将工序w设为o，执行步骤8；

步骤8：判断工序o是否唯一，若不唯一，选择其路径上的每个工序的所有前继工序加工总用时最大的工序p，若唯一，将工序o设为p，执行步骤9；

步骤9：将工序p所在路径上的所有工序所组成的序列记为工序序列i；

步骤10：从工序p开始，将工序序列i上所有工序依次入栈s，之后再依次弹栈s，且将所得工序依次存入队列qu；

步骤11：将工序队列qu中工序在工艺树中删除；

步骤12：判断当前工艺树是否为空，不为空，则执行步骤3，若当前工艺树为空，则执行步骤13；

步骤13：将第一个子工序序列从工序队列qu中出队，并形成初始调度方案.

步骤14：从工序队列qu中出队一个工序，设为工序a.

步骤15：设工序a在产品加工工艺树中紧前工序的结束时间为t.

步骤16：判断工序a是普通工序或是多设备工序，若是普通工序，执行步骤17，若是多设备工序，执行步骤18；

步骤17：依据择时调度策略，在普通工序a的加工设备上从t点开始，寻找每个已经调度工序的加工结束时间点作为普通工序a的准调度时间点，加入到准调度时间点集合中，执行步骤19.

步骤18：在多设备工序a的若干并行加工设备上分别从t点开始，寻找每个并行加工设备上的每个已经调度工序的加工结束时间点作为多设备工序a的准调度时间点，加入到准调度时间点集合中，执行步骤19；

步骤19：判断准调度时间点集合是否为空，若准调度时间点集合不为空执行步骤20，若准调度时间点集合为空执行步骤28；

步骤20：从准调度时间点集合中取出一个时间点t，若工序a为普通工序，执行步骤21，若工序a为多设备工序，执行步骤22；

步骤21：按择时调度策略,将t作为工序a的加工开始时间对工序a进行试调度，并对调度工序a后所影响的工序进行调整,生成工序a在该准调度时间点调度所形成的试调度方案，将该试调度方案加入工序a试调度方案集合，执行步骤27；

步骤22：依据多设备工序择时调度策略，将t作为工序a中每一个并行子工序在各自加工设备上的加工开始时间对工序a中每一个并行子工序进行试调度；

步骤23：对调度工序a的每个并行子工序后所影响的工序进行调整,若被调整工序为多设备工序，执行步骤24，若是普通工序，执行步骤25；

步骤24：根据多设备工序择时调整策略，在择时调整策略的基础上保证每个多设备工序的所有并行子工序加工时间保持一致,执行步骤26；

步骤25：按多设备择时调整策略对被调整工序进行调整；

步骤26：生成工序a在该准调度时间点调度所形成的试调度方案，将该试调度方案加入工序a试调度方案集合；

步骤27：在准调度时间点集合中删除该时间点,执行步骤19；

步骤28：从工序a试调度方案集合中找出加工总用时最小的调度方案，作为工序a调度方案；

步骤29：判断工序队列qu是否为空，若工序队列qu不为空，执行步骤14，若工序队列qu为空，执行步骤30；

步骤30：工序a调度方案即为产品调度方案；

步骤31：输出调度结果甘特图。

进一步的，所述的加工工艺树是彼此之间有加工先后顺序约束的工序集合。

进一步的，所述的工序序列是彼此之间具有串行关系，且每道工序最多具有唯一紧前工序和唯一紧后工序的工序集合。

进一步的，所述的路径长度是逆序加工工艺树的根节点到某个节点的通路上所有工序的加工时间总和为该节点的路径长度。

进一步的，所述的初始调度方案是指调度加工工艺树中第一个子工序序列上工序所形成的方案，其中第一个被调度工序的加工开始时间设为0，其余工序加工开始时间为其紧前工序加工结束时间。

进一步的，所述的多设备工序的准调度时间点是指在当前调度工序的所有并行子工序的加工设备上，从该多设备工序的逆序加工工艺树中紧前工序的加工结束时间ｔ、以时间点ｔ之后在每个该工序的并行子工序加工设备上的已经调度的所有工序的加工结束时间。

进一步的，所述的多设备工序择时策略是将当前多设备工序的准调度时间点作为该工序的每一个并行子工序在各自加工设备上的加工开始时间。

进一步的，所述的多设备工序择时调整策略是在择时调整策略的基础上保证每个多设备工序的所有并行子工序加工时间保持一致。

对比现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用将加工工艺树中各工序的偏序关系逆置形成逆序加工工艺树的方法，使得每个加工工序的紧前工序唯一，这样调度工序时减少了确定工序加工开始时间需考虑的因素，便于计算，同时每个加工工序的紧前工序唯一，这样增加了同父节点的各子节点之间的并行性。

2.本发明方法采用普通工序择时策略和普通工序择时调整策略使并行工序能够相互配合，为调度工序找到使当前产品加工总用时最小的调度时间点。

3.本发明方法提出多设备工序择时策略和多设备工序择时调整策略解决了多设备工序的择时和择时调整问题，实现了存在多设备工序的调度中调度工序时能够兼顾工序的串行紧密度和并行工序的并行处理，缩小了产品加工总用时。

附图说明

图1为存在多设备工序的加工工艺树的示例。

图2为采用了本发明中的多设备工序调度方法后的调度结果甘特图。

图3是采用现有的调度方法的甘特图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种工序序列择时的多设备工序调度方法，将存在多设备工序的加工工艺树中加工工序的偏序关系取反，得到逆序加工工艺树，随后确定产品加工工艺树中各工序加工顺序；设置工序队列qu，并将产品加工工艺树中各工序加工顺序存入工序队列qu；工序队列qu具有多个子工序，将其中的第一个子工序序列上的工序从工序队列qu中出队并调度，形成初始调度方案；依次将工序队列qu中其它工序出队，并判断其为普通工序还是多设备工序，若出队工序为普通工序，则按择时调度策略和择时调整策略确定其调度方案，若出队工序为多设备工序，则按多设备工序择时调度策略和多设备工序择时调整策略作为该多设备工序的调度方案；依次调度工序队列中所有工序，最终生成产品调度方案。

实施例2

参照图1至图3，本发明提供的一种工序序列择时的多设备工序调度方法，将存在多设备工序的加工工艺树中加工工序的偏序关系取反，得到逆序加工工艺树，随后确定产品加工工艺树中各工序加工顺序；设置工序队列qu，并将产品加工工艺树中各工序加工顺序存入工序队列qu；工序队列qu具有多个子工序，将其中的第一个子工序序列上的工序从工序队列qu中出队并调度，形成初始调度方案；依次将工序队列qu中其它工序出队，并判断其为普通工序还是多设备工序，若出队工序为普通工序，则按择时调度策略和择时调整策略确定其调度方案，若出队工序为多设备工序，则按多设备工序择时调度策略和多设备工序择时调整策略作为该多设备工序的调度方案；依次调度工序队列中所有工序，最终生成产品调度方案。

调度方法的具体实施步骤如下：

步骤１：将多设备工序的加工工艺树中加工偏序关系逆置，得到逆序加工工艺树；

步骤2：输入i=0（i为序号）；

步骤3：分别计算逆序工艺树上现存叶子节点的路径长度.

步骤4：i++；

步骤5：选择路径最长的叶节点工序w；

步骤6：判断工序w是否唯一，若工序w不唯一，则选择其路径上工序数最多的工序q，若唯一，将工序w设为q，执行步骤7；

步骤7：判断工序q是否唯一，若不唯一，选择工序所在层数与原加工工艺树中根结点所在层数之差数最小的工序o，若唯一，将工序w设为o，执行步骤8；

步骤8：判断工序o是否唯一，若不唯一，选择其路径上的每个工序的所有前继工序加工总用时最大的工序p，若唯一，将工序o设为p，执行步骤9；

步骤9：将工序p所在路径上的所有工序所组成的序列记为工序序列i（即工序p属于工序序列i）；

步骤10：从工序p开始，将工序序列i上所有工序依次入栈s，之后再依次弹栈s，且将所得工序依次存入队列qu；

步骤11：将工序队列qu中工序在工艺树中删除；

步骤12：判断当前工艺树是否为空，不为空，则执行步骤3，若当前工艺树为空，则执行步骤13；

步骤13：将第一个子工序序列从工序队列qu中出队，并形成初始调度方案；

步骤14：从工序队列qu中出队一个工序，设为工序a；

步骤15：设工序a在产品加工工艺树中紧前工序的结束时间为t.

步骤16：判断工序a是普通工序或是多设备工序，若是普通工序，执行步骤17，若是多设备工序，执行步骤18；

步骤17：依据择时调度策略，在普通工序a的加工设备上从t点开始，寻找每个已经调度工序的加工结束时间点作为普通工序a的准调度时间点，加入到准调度时间点集合中，执行步骤19；

步骤18：在多设备工序a的若干并行加工设备上分别从t点开始，寻找每个并行加工设备上的每个已经调度工序的加工结束时间点作为多设备工序a的准调度时间点，加入到准调度时间点集合中，执行步骤19；

步骤19：判断准调度时间点集合是否为空，若准调度时间点集合不为空执行步骤20，若准调度时间点集合为空执行步骤28；

步骤20：从准调度时间点集合中取出一个时间点t，若工序a为普通工序，执行步骤21，若工序a为多设备工序，执行步骤22；

步骤21：按择时调度策略,将t作为工序a的加工开始时间对工序a进行试调度，并对调度工序a后所影响的工序进行调整,生成工序a在该准调度时间点调度所形成的试调度方案，将该试调度方案加入工序a试调度方案集合（工序a试调度方案集合为新设置的集合），执行步骤27；

步骤22：依据多设备工序择时调度策略，将t作为工序a中每一个并行子工序在各自加工设备上的加工开始时间对工序a中每一个并行子工序进行试调度；

步骤23：对调度工序a的每个并行子工序后所影响的工序进行调整,若被调整工序为多设备工序，执行步骤24，若是普通工序，执行步骤25；

步骤24：根据多设备工序择时调整策略，在择时调整策略的基础上保证每个多设备工序的所有并行子工序加工时间保持一致,执行步骤26；

步骤25：按多设备择时调整策略对被调整工序进行调整；

步骤26：生成工序a在该准调度时间点调度所形成的试调度方案，将该试调度方案加入工序a试调度方案集合；

步骤27：在准调度时间点集合中删除该时间点,执行步骤19；

步骤28：从工序a试调度方案集合中找出加工总用时最小的调度方案，作为工序a调度方案；

步骤29：判断工序队列qu是否为空，若工序队列qu不为空，执行步骤14，若工序队列qu为空，执行步骤30；

步骤30：工序a调度方案即为产品调度方案；

步骤31：输出调度结果甘特图。

在各个步骤中，步骤末尾未做特别说明的，则按顺序执行下一步骤。在步骤10中入栈s和弹栈s目的是改变工序序列中工序的排列顺序。

在本实施例中，加工工艺树是彼此之间有加工先后顺序约束的工序集合。工序序列是彼此之间具有串行关系，且每道工序最多具有唯一紧前工序和唯一紧后工序的工序集合。路径长度是逆序加工工艺树的根节点到某个节点的通路上所有工序的加工时间总和为该节点的路径长度。初始调度方案是指调度加工工艺树中第一个子工序序列上工序所形成的方案，其中第一个被调度工序的加工开始时间设为0，其余工序加工开始时间为其紧前工序加工结束时间。

多设备工序的准调度时间点是指：在当前调度工序的所有并行子工序的加工设备上，从该多设备工序的逆序加工工艺树中紧前工序的加工结束时间ｔ、以时间点ｔ之后在每个该工序的并行子工序加工设备上的已经调度的所有工序的加工结束时间。

多设备工序择时策略是将当前多设备工序的准调度时间点作为该工序的每一个并行子工序在各自加工设备上的加工开始时间。

多设备工序择时调整策略是在择时调整策略的基础上保证每个多设备工序的所有并行子工序加工时间保持一致。

附图1中表示的是存在多设备工序的加工工艺树的示例，加工工艺树是彼此之间有加工先后顺序约束的工序集合，带箭头的直线代表加工偏序关系，其中一个节点是一个工序，工序分为普通工序和多设备工序，节点中的数字按先后顺序分别代表工序名称、加工设备号和加工时间，例如：a10/m2/9为普通工序，其含义是工序名称是a10，加工设备号为m2，加工时间为9，a11/m1m3/8为多设备工序，其含义是工序名称是a11，加工设备号分别为m1和m3，加工时间为8。x,y为同序号a工序的并行工序。

附图2和附图3是同一加工工艺树采用本发明的调度方法以及采用现有调度方法的甘特图，其中附图2所示的是采用了本发明中的多设备调度方法后的调度结果甘特图，附图3是采用现有的调度方法的甘特图，通过对附图2和附图3的甘特图进行对比后可明显发现，本发明的调度技术由于提高了串行工序之间的紧密度和并行工序的并行处理，有效缩短了加工总时间。

本发明采用将加工工艺树中各工序的偏序关系逆置形成逆序加工工艺树的方法，使得每个加工工序的紧前工序唯一，这样调度工序时减少了确定工序加工开始时间需考虑的因素，便于计算，同时每个加工工序的紧前工序唯一，这样增加了同父节点的各子节点之间的并行性。本发明采用普通工序择时策略和普通工序择时调整策略使并行工序能够相互配合，为调度工序找到使当前产品加工总用时最小的调度时间点。多设备工序择时策略和多设备工序择时调整策略解决了多设备工序的择时和择时调整问题，实现了存在多设备工序的调度中调度工序时能够兼顾工序的串行紧密度和并行工序的并行处理，缩小了产品加工总用时。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的范围内。