本發(fā)明涉及車間調度，具體為一種基于有限生產資源的產品優(yōu)化調度方法。

背景技術：

1、目前，高度離散制造企業(yè)特點是產品的個性化程度高，按照客戶訂單要求進行生產的情況比較頻繁，生產規(guī)?；臼菃渭∨可a，零件的變化大，在這種情況下，其生產組織由于工藝的頻繁變化變?yōu)楦訌碗s，基本按照工藝要求通過設立制造單元的方式組織生產，并且生產資源的組織需要與動態(tài)變化的產品生產之間進行有效的匹配。這類制造企業(yè)主要體現出與上述生產規(guī)模大、節(jié)拍式制造企業(yè)的主要區(qū)別為：

2、(1)由于單件小批量生產，其產品工藝過程長、工藝變化快、工藝不穩(wěn)定的特點造成產品制造過程的控制困難，生產資源的合理配置困難；

3、(2)復雜變化的工藝過程和較高的工藝要求與落后加工手段之間的矛盾造成產品質量可靠性和質量一致性問題突出；

4、(3)生產過程不穩(wěn)定，包括訂單、設備、質量、工裝刀具、物料等在內影響生產的異常事件發(fā)生頻率高，干擾產品生產的隨機因素復雜的特點，造成實際生產計劃的執(zhí)行率低，產品的交貨期長和在制品多的問題。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是為了提供一種基于有限生產資源的產品優(yōu)化調度模型，可以科學合理的組織各類生產資源，從而滿足企業(yè)交貨周期、生產成本、節(jié)能降耗方面的需求。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：

3、本發(fā)明的一種基于有限生產資源的產品優(yōu)化調度方法，該方法包括：

4、以總拖期最小和總成本最小為目標進行構建多目標柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產模型；

5、在drcfjsp數學模型的基礎上，新增不同技術水平工人的具體數量為決策變量，并設置目標函數為總成本進行構建具有人力資源配置約束的優(yōu)化排產模型；其中，總成本包括工件拖期懲罰成本、基礎工資加績效工資形式的工人成本；

6、以優(yōu)化目標是最小化產品總完工時間進行構建具有批處理約束的柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產模型。

7、進一步的，所述多目標柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產模型的目標函數如下：

8、min{maxci,i＝1,2,...,n}?????(1)

9、

10、其中，式(1)和式(2)分別是總拖期最小和總成本最小兩個目標函數式中，ci為工件ji的完工時間，ci1為工件ji的加工成本，ci2為工件ji的提前完工或延期交貨成本，tijlk為工序oijl在可選機器mk上的加工時間，cmk為機器mk加工的單位時間成本，w1為零件提前完工的懲罰值，w2為零件延遲交貨的懲罰值，di為工件ji的交貨期，α為ci1的權重，β為ci2的權重；

11、

12、所述多目標柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產模型的約束條件如下：

13、

14、(cpqsk×zpqsk×xps)-(cijlk×zijlk×xil)+a(1-xil)+a(1-xps)+

15、a(1-yijlpqsk×zijlk×zpqsk×xil×xps)≥(tpqsk×zpqsk×xps)????(4)

16、

17、yijlpqsk×zijlk×zpqsk×xil×xps≤1?????????????????????????(7)

18、yijlpqsk×xil≤zijlk×xil???????????????????????????????(8)

19、

20、其中，式(3)表示工件工序約束，即一個工件的不同工序不能同時被加工；式(4)和式(5)表示機器約束，即一臺機器同一時刻只能加工一道工序；式(6)表示工件ji只能選擇一條可選工藝路線；式(7)-(9)表示在一個調度方案中，兩個不同工序只能有一種先后關系；式(10)表示每道工序只能選擇一臺機器來加工；式(11)表示所有工序的完工時間都是非負的；

21、式中，puj為機器mj的空載功率，tj為機器mj處于空載狀態(tài)下的時間，gi為表示工件ji所含有的可選工藝路線數量，pil為工件ji的第l條工藝路線的工序數目，tijlk為工序oijl在可選機器mk上的加工時間，tijlk＞0，cijlk為工序oijl在可選機器mk上的最早完工時間；

22、

23、進一步的，所述具有人力資源配置約束的優(yōu)化排產模型的目標函數如下：

24、f＝min(tc)??????????????(12)

25、tc＝dc+wc????????????(13)

26、

27、其中，式(12)表示優(yōu)化目標為最小化總成本；式(13)-式(15)分別表示車間調度的總成本、拖期懲罰成本以及工人成本；

28、式中，tc為總成本、dc為總拖期懲罰成本，wc為總工人成本，αi為工件ji的單位拖期懲罰成本，ci為工件ji的完工時間，di為工件ji的交貨期，wks為第s類技術水平工人的決策數量，k為工人技術水平集，jbs為第s類技術水平工人的單位時間基礎成本，jxs為第s類技術水平工人的單位時間績效成本，n為工件數量，vi為工件ji的工序數，m為機器數量，tijqr為工序oij在機器q上由工人wr加工的時間；

29、所述具有人力資源配置約束的優(yōu)化排產模型的約束條件如下：

30、

31、tqr+l×(xijqr-1)≤sij??????(18)

32、sgh+l×(1-δijghq)≥eij?????(19)

33、tqr+l×(1-εq'qr)≥tq'r?????(20)

34、

35、0≤wks≤wkms??????????????(22)

36、

37、sij≥0,tqr≥0,tijqr≥0?????????(25)

38、其中，式(16)表示工序的加工不允許搶占；式(17)表示同一工件的各工序間存在先后順序約束；式(18)表示每道工序均需在對應的機器和工人準備好后才能開工；式(19)和式(20)表示同一時刻下工人只能操作一臺機器對工序進行加工；式(21)表示每道工序只能選擇一臺機器和一名工人進行加工；式(22)表示每種技術水平工人的決策數量應不超過給定的最大數量；式(23)表示工人的決策總數量為各種技術水平工人的決策數量之和；式(24)表示對于任意一道工序，至少有一名工人滿足加工條件；式(25)表示零時刻時，工件已經全部到達，工人、機器全部準備就緒，加工時間大于0。

39、進一步的，所述具有批處理約束柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產模型的目標函數如下：

40、min?cmax＝min{max(cik)}????????????????????????(26)

41、s.t.min(sik)(27)

42、sik≥sjk+tjk,?zik＝zjk＝1,?xji＝1,yk＝0???????????????(28)

43、sik'≥max(clk),zlk＝zik'＝1,yli＝1??????????????????(29)

44、si＝sj,ci＝cj,2≤nkw≤nk,zik＝zjk＝1,oi∈bskw,oj∈bskw,yk＝1(30)

45、其中，w＝1,2,...，式(26)表示優(yōu)化目標是最小化產品總完工時間；式(27)表示在滿足式(28)-(30)的約束條件下，各工序應盡早的開始加工；式(28)表示同一臺普通設備上的工序只能依次進行加工；式(29)表示各工序加工必須滿足產品工藝約束；式(30)表示批處理設備上同一批合批的工序有相同的開工時間和完工時間，且同一批合批的工序數量必須小于其批處理量大小。

46、與現有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果是：本發(fā)明通過產品動態(tài)生產的集成優(yōu)化調度技術，尋找影響其生產組織的各種因素以及這些因素之間的耦合變化規(guī)律，然后通過優(yōu)化設計包含多目標柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產模型、具有人力資源配置約束的優(yōu)化排產模型以及具有批處理約束柔性作業(yè)車間優(yōu)化排產模型的產品優(yōu)化調度模型，使制造企業(yè)可以科學合理的組織各類生產資源，從而滿足企業(yè)交貨周期、生產成本、節(jié)能降耗方面的需求。