[发明专利]针对具有多资源协同约束的作业车间性能指标的求解方法

说明书

本发明公开了一种针对具有多资源协同约束的作业车间性能指标的求解方法，包括：建立作业车间的模型，获取作业车间的相关参数，并对作业车间进行节点划分，建立各个节点的状态空间；基于所述各个节点的状态空间，建立各节点的状态平衡转移方程，并构建节点状态转移中受到其它节点影响概率的表达式、节点状态转移速率的表达式；基于各个节点的状态空间，对所述各节点的状态平衡转移方程进行迭代求解，得到节点状态的稳态概率；构建作业车间性能指标的表达式，利用所述节点状态的稳态概率，计算作业车间性能指标，所述性能指标用于为作业车间的资源配置提供支持。本方法相较于利用仿真模型求解性能指标，求解的速度得到极大的提升。

技术领域

本发明涉及资源配置优化领域，具体涉及一种针对具有多资源协同约束的作业车间性能指标的快速求解方法。

背景技术

定制化生产是当今制造业的发展趋势，由于自动化设备、人力资源等生产资源的成本不断上涨，在制造系统中应该如何配置这些制造资源，才能以最低的成本保证预期产能，是规划设计此类制造系统需要解决的重要问题。定制化生产显著特点就是生产过程具有随机性，例如工件任务到达时间、工艺路径及加工时间、物料运输时间、操作工作业时间等都是不确定的，无法通过传统确定性数学规划模型解决此类生产车间的资源配置优化问题。在各种随机因素的影响下，合理的资源配置结果依赖于精确估算的系统性能指标，因此需要首先建立随机模型描述系统的运行过程，分析系统性能。

仿真法和排队理论建模方法是获随机制造系统建模的主要方法，由于该类问题的复杂性，虽然仿真法能够获得更接近生产实际的结果，但是仿真实验需要消耗大量的运行时间。经试验，仿真每次求解该类制造系统的性能指标需要几分钟的时间，而要获得一个较好的资源配置结果，通常要迭代数百次甚至上千次，则利用仿真获得资源配置方案需要花费一两天的时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对具有多资源协同约束的作业车间性能指标的求解方法，用以克服现有技术中无法快速求解多资源协同约束的作业车间性能指标的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种针对具有多资源协同约束的作业车间性能指标的求解方法，包括以下步骤：

建立作业车间的模型，获取作业车间的相关参数，并对作业车间进行节点划分，建立各个节点的状态空间；

基于所述各个节点的状态空间，建立各节点的状态平衡转移方程，并构建节点状态转移中受到其它节点影响概率的表达式、节点状态转移速率的表达式；

基于各个节点的状态空间，对所述各节点的状态平衡转移方程进行迭代求解，得到节点状态的稳态概率；

构建作业车间性能指标的表达式，利用所述节点状态的稳态概率，计算作业车间性能指标，所述性能指标用于为作业车间的资源配置提供支持。

进一步地，所述建立作业车间的模型，包括：

将实际的作业车间抽象为模型的表达方式；所述模型包括中心仓库工件到达区域B₀、中心仓库工件离开区B₁、AGV小车、待加工缓存区B_fi、同等并行机床M_i、完工缓存区B_r和操作工人OP_k；未加工的工件随机到达中心仓库的区域B₀，等待AGV小车搬运，AGV小车将工件搬运到机床处时，机床自动装载和卸载工件，机床加工完毕后，工件进入机床的完工缓存区B_rj；然后，AGV小车从缓存区B_rj搬运工件到中心仓库工件离开区域B₁处，已加工工件在B₁卸载后，立刻离开系统。

进一步地，所述获取作业车间的相关参数，并对作业车间进行节点划分，包括：