[发明专利]基于层次任务网络和关键路径法的任务优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种信息处理领域的技术，具体是一种基于层次任务网络和关键路径法的任务优化方法。

背景技术

制定生产计划是车间组织生产过程中的核心问题。生产计划指明了各个时间段所需生产的满足指定标准的各种产品的数量或所需完成的生产进度。实际生产过程往往十分复杂，因存在众多需要决策的变量及多个决策优化目标，故建立单一模型进行整体求解的方式是不适宜的，其存在模型表达和计算上的困难。现阶段，普遍采用递阶式分解的方法求解该问题，其核心思想为将复杂的计划问题根据某种划分依据(如计划时间区间、产品结构和工艺过程等)分解为多个子问题，然后依次求解，其中：物料需求计划(Material Requirement Planning,MRP)方法便是一种依据产品结构进行递阶分解的典型方法，在企业生产管理中得到广泛的应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于层次任务网络和关键路径法的任务优化方法，以基于HTN的逻辑语言描述生产计划问题模型，解决了对于实际生产计划问题建模困难难以用形式化语言描述的问题，同时本发明考虑了生产能力及其限制，能够避免在生产执行中生产冲突、任务量超额，以及生产拖期的情况，具有更好的指导性和可执行性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于层次任务网络和关键路径法的任务优化方法，包括以下步骤：

步骤1：基于HTN规划方法的逻辑语言体系，建立车间生产计划问题四元组模型；

步骤2：分解任务网络TN，具体为：在按先根顺序遍历树状结构的TN各任务的过程中，当根节点任务ts不是原子任务可以继续向下分解时，则从有限方法集M中寻找能够分解任务ts的方法m，也即将ts分解为子级的零部件集合，存储在临时分解集合ts_tmp中，接着对临时分解集合ts_tmp中各任务递归地执行判断分解的操作，直至临时分解集合ts_tmp中的任务都已分解完成，将临时分解集合ts_tmp任务加入任务网络TN中进行更新，然后接着对任务网络TN中下一个任务ts’重复执行上述过程，直至遍历完任务网络TN中的每一个任务。

步骤3：基于关键路径法对任务网络TN进行动态调整优化，即计算出任务网络TN中各任务的可调整时间区间[ft,bt]，然后将非关键路径上的任务的指定开始生产时间at在[ft,bt]中进行前移和后移的操作，为达到产能平衡的状态，这个过程中会尽量避免对任务网络中关键路径上的任务进行调整；

步骤4：根据优化后的任务网络TN生成生产计划。

附图说明

图1为本发明主要步骤示意图；

图2为基础表单结构及相互关系图；

图3为任务网络分解过程图；

图4为基于关键路径法的TN动态调整方法流程面；

图5.1和图5.2为生产负荷平衡收敛曲线图；

图6.1和6.2为各周计划任务超负荷量分析图。

具体实施方式

如图2所示，本实施例车间生产数据库包含以下基础表单，产品结构树表、工作中心信息表、设备信息表、零部件信息表、工艺信息表和工序步骤表。这些表单中字段中包含了反映生产特征的信息，如产品结构、工艺过程和设备数量等，为制定中短期生产计划的必要信息。

表1-表6为某航天产品生产企业中各表单示例，其中：物料清单(表1)中结构树编号字段用于定义给定零部件在结构树中的所处的位置，由此可知任意两个零部件之间的层级和数量关系。工作中心表(表2)和设备信息表(表3)给出了各工作中心包含的设备和资源的数量为工作中心信息，以及各加工设备的编号和设备状态。可从零部件信息表(表4)和工艺单(表5)中获知各零部件是否为外购零部件以及各零部件生产的批量、当前的库存和单件生产所需要的时间。工序表单(表6)给出了每道工序所需的加工时间和可加工的设备序列。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7给出了所需完成的成品生产任务，为了从多角度评价方法的效果，给出了两个成品生产任务作业实际作业的两种情况。一种是两种生产任务没有生产重叠的情形，对应情形1；另外一种是两种生产任务有生产重叠的情形，对应情形2。

表7