[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

说明书

工程实践中某些设备的维护只能使其恢复到退化的某一状态，而不能使设备修复如新。此外，在批量生产系统中，生产加工任务往往是不能被打断的，因此，只能将维护行为移至加工任务前或加工任务后进行。另外，考虑到不同的生产加工任务的工况不同，对设备可靠性退化造成的影响也不同。针对上述问题，本发明提出了一种时变工况下设备机会维护和生产调度集成优化方法。本发明考虑了不同生产系统和不同维修效果下的设备维护和生产调度集成优化，保证了设备的可靠性，提高了生产系统的生产效率。

技术领域

本发明涉及设备维护和生产调度集成优化技术。具体地说是在考虑不同加工任务的操作工况的情况下，结合批量生产系统的特点，建立在批量生产系统中设备的机会非完美性预防性维护和生产调度集成优化模型。

背景技术

在生产实践中，一个产品往往需要在多台不同的设备上进行加工才能完成其生产任务。在此系统中的任意一台设备的失效或维护都会对生产系统的生产造成影响，因此有必要将设备的维护和生产调度进行集成优化。在进行优化时，需要考虑维护的策略、维护效力、维护时间和维护成本等多方面的影响。此外，不同的生产模式要求设备维护方式也不同，因此，在对设备进行维护和生产调度集成优化时，不仅需要考虑设备的当前状态，还需要考虑设备维护后的状态以及执行维护后设备的退化轨迹，还要考虑时间因素(维护时间、加工时间、设备启动和停机时间、作业转换时间)、成本因素(维护成本、加工成本、交货延迟成本)、生产任务的自身特点以及生产模式和生产系统特性。

发明内容

本发明的目的是：建立在批量生产系统中设备的机会非完美性预防维护和生产调度集成优化模型。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了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行为不能打断一个正在进行加工的设备，因此预防性维护PM行为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

集成优化的目标是通过确定工作间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：