[发明专利]柔性机加生产线的动态排产方法、系统及在高铁动车零部件组柔性机加生产线中的应用

权利要求书

1.一种柔性机加生产线的动态排产方法，其特征在于，包括：

S1.采集并读取排产调度相关信息；

S2.建立兼顾初始调度目标和偏离校正目标的多目标干扰管理调度模型；

S3.柔性机加生产线动态排产过程中使用包含高斯变异算子和/或随机策略的多层邻域搜索结构的混合微粒群优化算法得到重调度方案。

2.如权利要求1所述的柔性机加生产线的动态排产方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：

S2.1.定义多目标干扰管理调度模型参数；

S2.2.初始调度方案及干扰管理策略制定；

S2.3.定义多目标干扰管理调度模型约束条件及相关特征量。

3.如权利要求2所述的柔性机加生产线的动态排产方法，其特征在于，所述定义多目标干扰管理调度模型参数的步骤是：在t₀时刻，机加生产线加工系统和待加工零部件集J均准备就绪，待加工零部件集J＝{1,2,…,j,…,n},n＞1，由n个零部件组成，各个零部件的加工权重为ω_j，且各零部件具有相同的工艺行程，都需依次经过机加生产线中的L道加工工序，L≥2，任一加工工序均有l_i≥1台并行同速机，且至少有一道加工工序满足l_i＞1；任一机器在某一时刻只能加工一个零部件；每个零部件在各道工序机器上只加工一次；同一零部件需连续经过L道加工工序；若零部件加工被迫中断则需重新进入机加生产线进行加工；

零部件j在机加生产线工序i的加工时间为p_ij；零部件j经过工序i的第台机器上的开工时间为完工时间为零部件j在机加生产线上的完工时间为C_j，可行的调度加工时间表记为π，机器扰动ΔM将在t₁时刻出现，t₁＞t₀，使得机器在t₁至t₂时段被占用；因t₀时刻预知出现机器扰动，故将取消或新增某零部件任务；扰动后零部件j的加工滞后时间为T_j，其计算公式为：

Tj=max{Cj-C‾j,0}]]>

其中，为初始最优加工安排中，零部件j在机加生产线上的完工时间，C_j为干扰管理重调度后零部件j在机加生产线的完工时间；

所述初始调度方案及干扰管理策略制定的步骤是：以最小化所有零部件完工时间的加权和为机加生产线初始调度的优化目标，其描述为：

f(π)=Σj=1nωjCj]]>

以所有零部件的完工滞后时间加权和作为偏离程度的度量指标，机加生产线重调度的优化目标，其描述为：

f(π′)=Σj=1n′ωjTj]]>

其中，n′为干扰后的待加工零部件，π′为新的可行调度加工时间表；

所述定义多目标干扰管理调度模型约束条件及相关特征量：定义σ(ijk)表示零部件j在工序i的机器上的紧后加工零部件，定义变量表示零部件j在工序i上是否由机器加工，令和零部件j在工序i的机器上的开工时间为模型的决策变量，机器扰动ΔM出现的时间窗记为[t_m,t_m+1]，其中m＝1,3,5,...；

面向零部件柔性机加生产线干扰管理调度问题的优化目标为：

min{fI(π′)=Σj=1n′ωjCj,fII(π′)=Σj=1n′ωjTj}]]>

其中，f_I(π′)和f_II(π′)分别为目标一加权完工时间和最小以及目标二加权滞后时间和最小；

包含了新增零部件的零部件，不能安排在机器扰动的时间窗内加工，其表示为：

sijk,Cijk∉[tm,tm+1]]]>

同一机器只有在前一零部件加工完成之后才能开始对下一零部件进行加工，其表示为：

siσ(ijk)k·xijk≥sijk·xijk+pij·xijk]]>

在柔性机加生产线上，两个零部件若被安排在同一台机器上加工，则不允许它们同时开工，其表示为：

其中，J′为干扰后待加工零部件集，j′为区别与j的待加工零部件；

空闲状态的机器上零部件先到先加工，其为FCFS调度规则约束，即：

其中，j″为区别于j的待加工零部件；C_imin＝minC_ij″表示零部件min是当前工序最早完工的零部件，即加工零部件min的机器是当前最早空闲的机器，表示紧后零部件在加工零部件min的机器上加工。