[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

说明书

技术领域

本发明属于复杂生产、信息技术及先进制造领域，涉及一种柔性机加生产线的动态排产方法。

背景技术

目前，我国复杂装备制造业发展迅猛，同时在零部件制造过程中也面临着诸多问题，高铁动车组零部件制造则是这一现象的典型代表，其问题可以追溯至高铁动车组零部件制造的如下特征：同一工序由并行机共同承担，存在机器柔性；机器数量、零部件数量、工序数量多；零部件交货期要求严格、零部件拖期成本较高；由于机器维修维护、机器故障等机器扰动导致零部件加工受阻、影响交货期；由于零部件质量问题返修、临时插单等扰动导致零部件加工受阻、影响交货期。鉴于上述特征，传统的排产模式已难以适应高铁动车组零部件的制造执行。具体来讲，上述特点在高铁动车组零部件的磨床加工、卧式加工、立式加工工序中有着明显的体现。对于上述工序，很难通过传统的调度排产方法给出最优的加工时间表，实际生产中凭借调度人员的人工经验而采取的手工调度方案无论从及时性、准确性上，也更难符合复杂制造产业的严格要求。

发明内容

本发明要解决针对柔性机加生产线加工环境中干扰事件的随机出现导致初始排产计划发生偏离的调度问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下方案：

一种柔性机加生产线的动态排产方法，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。

进一步的，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。

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：

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：

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：

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：