[发明专利]时变工况下设备机会维护和生产调度集成优化方法

权利要求书

1.一种时变工况下设备机会维护和生产调度集成优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、确定问题和假设

假设一个工作间job-shop含有M个设备，一个包括N个批量的加工任务要在此工作间job-shop上进行处理，在加工任务开始前所有的批量都已准备就绪，N个批量之间是相互独立的；对于每一个批量有一个交货截止时间，如果批量的完成时间滞后于相应的交货截止时间，则会产生延迟成本作为成本；设备为转换不同批量的启动时间及批量间的转移时间忽略不计；如果设备发生故障，则对设备进行小修，使其恢复到可以运行的状态但是不改变其风险率，设备的小修时间忽略不计；假设设备上进行成批生产模式，但是预防性维护PM不能打断一个正在进行加工的设备，因此预防性维护PM不得不提前至加工任务前，或推迟至加工任务后；

第二步、确定优化目标

集成优化是指通过确定工作间job-shop上各个设备上的加工顺序和预防性维护PM的执行时间使总成本最小，总成本包括延迟成本、预防性维护PM成本和期望小修成本，一个批量的延迟成本与它的完成时间有关，预防性维护PM成本和小修成本与预防性维护PM的执行次数和时间有关，目标函数为：

min C_total＝C_T+C_P+C_F

式中，C_total为总成本；

C_T为总延迟成本，N为批量总数，T_n为批量n的延迟成本，L_n为批量n的延迟，E_m,n为批量n在设备m上的完成时间，D_n为给定的批量n的预计完成时间，为批量n的单位时间内延迟成本；

C_P为总预防性维护PM成本：

I_m为任务周期内设备m上执行预防性维护PM的总次数，为一次预防性维护PM成本；

C_F为总期望小修成本：

为设备m上一次小修成本，为在基准工况下设备m在第i个预防性维护PM周期内的等价加工时间，为在基准工况下设备m进行完最后一次预防性维护PM后的等价加工时间，为第i个预防性维护PM周期内设备m的基准失效率函数；

第三步、确定批量完成时间

一台设备上一个批量的完成时间与四项因素有关：(1)此台设备上上一批量的完成时间；(2)此台设备上此批量的加工时间；(3)此批量在上一台设备上的完成时间；(4)如果在加工此批量前需要进行预防性维护PM，则预防性维护PM的执行时间；

第四步、确定预防性维护PM周期内的设备可靠性

确定初始执行预防性维护PM时间的成本率函数如下式：

式中，为设备m在第i个预防性维护PM周期内的维护成本率，为设备m上的执行一次预防性维护PM所需的时间；

假设在设备m的第i个周期内已经有个加工完或正在加工的批量，在该周期内设备的风险率函数写为：

式中，是0-1变量，如果设备m上的第i个预防性维护PM周期内的第j个加工是批量n，则为1；为在第i个预防性维护PM周期中第j个加工过程中设备m的风险率函数；

在第1个预防性维护PM周期内设备在进行第1项加工时的可靠性为：

式中，表示在第1个预防性维护PM周期内设备在进行第1项加工时的可靠性，是在基准工况下设备的等价可靠性，是设备m上第k个加工时的工况调节参数，为在基准工况下在第1个预防性维护PM周期内设备m的风险率函数；

在第1个预防性维护PM周期内设备m在进行第1个加工时设备的风险率函数为：

在第1个预防性维护PM周期内，设备m在进行第2个加工时设备的可靠性为：

其中：

其中，S_m,n,k为如果设备m上第k个加工是批量n，设备m的加工开始时间；设备m在第1个预防性维护PM周期内第2个加工时设备的风险率函数为：

设备m在第1个预防性维护PM周期内第k次加工时设备m的可靠性为：

设备m在第1个预防性维护PM周期内第k次加工过程中设备的风险率函数为：

m＝1,2,…,M n＝1,2,…,N n'＝1,2,…,N

预防性维护PM为非完美性，引入役龄递减因子和失效率递增因子，设备m在第i个预防性维护PM周期内设备的基准风险率函数为：

第五步、使用随机键遗传算法GA进行集成优化。