[发明专利]一种面向任务可靠性的集成生产任务调度方法

说明书

本发明提供一种面向任务可靠性的集成生产任务调度方法。具体步骤是：一、基于制造系统、生产任务及被制造产品的内在联系，确定影响任务可靠性的关键机器及工艺；二、确定各机器的性能状态；三、量化产品质量偏差指标；四、根据任务需求建立QPPN模型；五、给出基于任务可靠性的启发式规则；六、寻找生产任务调度最优解；七、结果分析，将本专利生产调度方法所得结果与未考虑任务可靠性的生产调度方法的结果作对比。该方法充分考虑生产任务调度对于制造工件质量的影响，从根本上弥补了传统制造过程中生产调度和产品质量检测独立考虑的不足，提升了制造系统的任务可靠性，具有很好的实用价值。

技术领域

本发明提供了一种面向任务可靠性的集成生产任务调度方法，属于生产管理领域。

背景技术

制造业是一个国家的经济命脉，强大的制造业支撑是国家稳定发展的前提，而先进的制造技术无疑是制造业的核心竞争力。而随着制造系统的功能、结构日益复杂，市场需求变化加剧，在智能化环境下，在制造系统层面进行优化的生产调度方法在生产中变得越来越重要，其不仅能够保证复杂生产环境下生产任务的按时完成，对于生产产品的质量和制造系统自身的性能都有关键的影响。因此，科学的制造系统生产调度方法逐渐成为影响制造系统市场竞争力的主要因素之一。

生产需求决定了生产任务，具体由制造系统中的制造设备通过一系列的制造工艺生产出满足需求的质量和数量的产品。而对于制造设备和被制造产品来说，性能状态和质量状态都不再是简单的“二态性”参数，尤其在大数据时代的背景下，可利用过程数据对性能状态和质量状态进行更精准的分析和预测。因此制造任务具有明显的多态性特点，而且与制造设备的性能状态和生产产品的质量状态有密切的关系，共同决定了制造系统的任务可靠性水平。然而传统上多是将生产调度与制造设备维修、产品质量控制独立进行，对三者或是其中二者的综合优化已成为一个极具挑战性的研究课题。在智能制造背景下，如何基于对设备状态和产品质量状态的预测来进行集成的生产调度，是制造领域公认的科学难题。

早期的制造系统优化主要集中在系统的功能要求，如可达性，有界性等。随着制造技术的发展，后续研究通过将生产和设备利用等时间投入到研究中来进一步优化制造系统的性能，从而降低生产成本。目前，在广泛品种和小批量的柔性制造模式下，制成品的质量和可靠性的竞争越来越激烈，这就需要系统地定义制造系统的可靠性，特别是扩展生产产品的相关质量参数。在实际的生产过程中，制造设备更高的运行可靠性，所制造产品的更好的质量以及所有生产任务的更短的完工时间已经成为企业的追求目标。因此，本专利通过任务可靠性指标科学地表征制造系统满足生产任务要求的能力，对设备性能状态、任务执行状态和产品质量状态进行具体描述，进而以设备性能状态为基础，在满足最大完成时间等任务需求的前提下，寻找产品质量状态最优的生产计划，该方法从根本上弥补了传统以最大工期为唯一约束条件的生产调度方法的不足。本发明给出的一种面向任务可靠性的集成生产任务调度方法，集成了生产过程中的生产任务要求、质量控制，从系统的层面对生产调度进行了整体的优化，全面考虑了生产过程中的各种因素，能够在满足生产需求的基础上，提升产品质量状态，降低生产过程中的不确定性和总成本，提升了企业的竞争力。

发明内容

(1)本发明的目的：

针对制造系统生产调度方法在考虑忽视生产质量影响的不足，本发明提供一种新的制造系统集成生产调度方法——一种面向任务可靠性的集成生产任务调度方法。首先分析产品质量状态在生产过程中的动态变化，从制造任务的多态性角度出发，建立考虑设备性能状态、任务执行状态以及产品质量状态的任务可靠性模型，随后建立制造系统的质检库所Petri网(QPPN)模型，并确定初始标识和终止标识，进而根据建立考虑产品质量状态和最大工期约束的启发式规则，对于模型求得最优解。最后根据所得出的最优路径绘制生产计划甘特图，实现制造系统的科学的集成生产调度方法，弥补传统生产调度方法中忽视产品质量状态影响的不足。

(2)技术方案：

本发明提出一种面向任务可靠性的集成生产任务调度方法，提出的基本假设如下：