[发明专利]大批量定制生产系统的预防维护协同调度优化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产计划和维护决策技术领域的规划方法，具体是一种大批量定制生产系统的预防维护协同调度优化的方法。

背景技术

随着市场竞争日益激烈，在当今制造业的变革发展中，大批量定制作为一种先进生产模式得到广泛应用。大批量定制生产系统由不同类型多台设备根据多样化批量的产品工艺流程而配置组建，支撑企业适应新的市场和社会需求。针对这类生产系统开展生产与维护协同决策的研究，提出随机生产驱动的预防维护动态调度优化方法，可以保障批量生产的质量稳定性，提高各台设备的健康可靠性，降低生产系统的维护总成本。

传统的多设备预防维护调度优化大多采用维护作业驱动的机会维护策略。已有技术中，固定周期系统整体维护方法每经过等间隔时间就统一进行周期预防维护，忽视了生产系统中设备各自的衰退特性。大批量定制的预防维护需求应当与随机生产计划相协同，预防维护若是发生在生产批次期间更会影响产品质量的稳定性。Liu在国际高水平论文“Three m-failure group maintenance models for M/M/N unreliable queuing service systems”(《Computers&Industrial Engineering》2012年第62期第4卷，1011-1024页)中提出了系统中的设备故障台数达到预定值则驱动成组维护的策略。Scarf在国际高水平论文“Hybrid block replacement and inspection policies for a multi-component system with heterogeneous component lives”(《European Journal of Operational Research》2010年第206期第2卷，384-394页)中提出了一种改进型批量更换的优化调度策略。但上述两种方法忽略了大批量定制的生产模式特征和串并联系统的设备健康特性，无法应用于面向大批量定制的实际维护平台系统。

此外，在系统层统筹整合生产计划和维护决策的规划方法中，Mellouli针对两台相同设备，在国际高水平论文“Identical parallel-machine scheduling under availability constraints to minimize the sum of completion times”(《European Journal of Operational Research》2009年第197期第3卷，1150-1165页)中提出了根据最短加工时间规则改进的启发式维护调度方法。但是该方法生成的维护方案仅面向双设备系统，面临设备数量增加造成计算量呈指数倍增长时难以有效决策，无法克服结合随机生产计划后导致的决策复杂性上升，难以应用于由不同类型多台设备组成的大批量定制生产系统的实际维护调度优化。

发明内容

本发明针对传统的多设备预防维护调度优化忽略大批量定制生产模式特征造成频繁停机，以及生产计划与维护优化缺乏协同决策的不足，提供了一种大批量定制生产系统的预防维护协同调度优化的方法。

根据本发明提供的一种大批量定制生产系统的预防维护协同调度优化的方法，包括以下步骤：

第一步：从第一个维护周期i＝1开始，从设备层实时地获取生产系统中各台设备的预防维护时间间隔，并评估第j台设备M_j，j＝1,2,...,J，原定的规划预防时间点；

第二步：获取市场导向的首个随机批量订单，从第一个生产周期u＝0开始，检查是否存在设备M_j原定于在该生产批次期间进行预防维护作业；

第三步：在第一个生产周期前不安排预防维护作业，所有的预防维护作业都应该被延后到第一个生产批次完工后，对于下一个生产周期u+1，更新系统层生产转换时刻和各台设备的规划预防时间点；

第四步：维护时间检查，即每当一个生产批次完工，新的一个批次订单的生产周期TB_u+1被下达时，检查系统中各台设备是否存在设备层原定的预防维护时间点在新的生产批次期间；

第五步：成本结余择优，即若系统中的任意设备原定在生产批次间进行维护，则分析预防维护的双摆调度决策带来的成本影响，分别计算预防维护作业提前成本结余和作业延后成本结余，动态比较而得的成本平衡结果，提前或延后设备的预防维护作业；