專利名稱：基于關系鏈的作業(yè)車間調(diào)度關鍵外協(xié)工序辨識方法
技術領域：
本發(fā)明涉及作業(yè)車間工序辨識技術領域，具體為一種基于關系鏈的作業(yè)車間調(diào)度關鍵外協(xié)工序辨識方法。
背景技術：
作業(yè)車間中往往存在設備資源有限，設備利用不均衡的現(xiàn)象。生產(chǎn)管理人員一方面通過“內(nèi)部挖潛”充分利用企業(yè)自身資源，另一方面通過產(chǎn)品外包或工序外協(xié)，利用外部資源，合理配置內(nèi)、外部資源，使生產(chǎn)系統(tǒng)整體最優(yōu)?？紤]到企業(yè)“內(nèi)部挖潛”提升空間有限，產(chǎn)品外包或工序外協(xié)逐漸成為企業(yè)實踐的重點。產(chǎn)品外包是對整個產(chǎn)品進行整數(shù)倍地委外加工，工序外協(xié)是零部件的一道或幾道工序進行委外加工。此問題的核心是如何快速識別出對生產(chǎn)調(diào)度性能(如Makespan (完工時間))影響最大的“瓶頸工序”，并將其外協(xié)，以極小的外協(xié)代價獲得系統(tǒng)調(diào)度性能極大提升。 學術界研究主要涉及到1)針對產(chǎn)品組合優(yōu)化中的產(chǎn)品外包問題，王軍強等的《考慮外包形式受限的約束理論產(chǎn)品組合優(yōu)化研究》(王軍強，孫樹棟，張樹生，計算機集成制造系統(tǒng)，2007. 13(10):第1891-1902頁.)中，研究了自制產(chǎn)品和外包產(chǎn)品各自種類和數(shù)量的確定模型和優(yōu)化求解方法。2)針對產(chǎn)品組合優(yōu)化中的工序外協(xié)問題，王軍強等的《考慮工序外協(xié)的TOC產(chǎn)品組合優(yōu)化研究》(王軍強.孫樹棟，翟穎妮，牛剛剛.航空學報，2010. 31(9):第1881-1902頁 )中，基于傳統(tǒng)和新型兩種約束理論(TOC)運作邏輯，根據(jù)獨立優(yōu)化和集成優(yōu)化兩種優(yōu)化策略，構建了考慮工序外協(xié)的兩種TOC產(chǎn)品組合優(yōu)化數(shù)學模型以及優(yōu)化求解方法。3)針對產(chǎn)品制作過程中的隨機性且在隨機模型中引入外包生產(chǎn)模式問題，王明春等的《考慮外包的并行調(diào)度隨機期望模型》(王明春，凌光，劉鑫，馮嘉毅，程艷等，系統(tǒng)工程學報，2011. 26(1):第91-97頁.)中，建立了并行機器調(diào)度隨機模型，有針對性的對遺傳算法進行了修正，以適應問題的表述和模型的求解。這些優(yōu)化求解思路均是先建立數(shù)學模型，然后構造算法，最后實現(xiàn)問題求解。一般地，優(yōu)化算法求解過程復雜，算法計算時間較長，停留在學術研究層面，難以被生產(chǎn)管理人員理解掌握，限制了相關模型算法的推廣應用。另外，在企業(yè)關注的關鍵外協(xié)工序選擇問題上，現(xiàn)有方法針對性較差、實用性不強，且無法給出多種可能的備選方案，難以適應現(xiàn)場多變的生產(chǎn)環(huán)境，限制了外協(xié)方案的現(xiàn)場實施。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術問題為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于關系鏈的作業(yè)車間調(diào)度關鍵外協(xié)工序辨識方法，根據(jù)獲得的作業(yè)車間調(diào)度方案，快速尋找影響調(diào)度性能(MakeSpan (完工時間))的關鍵工序作為外協(xié)工序，通過極少改變獲得系統(tǒng)調(diào)度性能的極大提升。技術方案本發(fā)明首先根據(jù)調(diào)度問題獲得初始調(diào)度；其次根據(jù)關系鏈的處理規(guī)則，辨識出候選的關鍵外協(xié)工序；再次對外協(xié)后受影響的工序進行重調(diào)度；最后根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場情況，進行多屬性決策，輸出最優(yōu)的關鍵外協(xié)工序及相應的生產(chǎn)調(diào)度方案。本發(fā)明的技術方案為所述一種基于關系鏈的作業(yè)車間調(diào)度關鍵外協(xié)工序辨識方法，其特征在于包括以下步驟步驟1:對待辨識的作業(yè)車間調(diào)度問題進行求解，得到作業(yè)車間的初始調(diào)度方案C :初始調(diào)度方案C中包含機器總數(shù)m、工件總數(shù)n、在第k個機器的第s個次序上加工的工序信息工序號、工件號、工序開始時間、工序結(jié)束時間；每個工件的加工過程由m道工序組成；步驟2 :關系鏈處理包括如下步驟步驟2.1 :建立關系鏈 步驟2.1.1 :根據(jù)步驟I中的初始調(diào)度方案C，得到每個工序if)的工件號1、工序號j、機器號k、在機器上的加工次序S、工序開始時間和工序結(jié)束時間；建立n個虛擬工療O n個虛擬工序與n個工件一一對應，虛擬工序的機器號在1、中隨機選取，虛擬工序1.U
的工序開始時間和工序結(jié)束時間為0 ;步驟2.1. 2 :按照下列方法確定每個工序￥的前等待關系A 若by > IDi,且匕,」=bm+Pm,取前等待關系A = 2 ；若by =^ 且、」> bm+Pm,取前等待關系 A = 3 ；若by = bi, j—i+Pi, j—:且匕。.=bim+Pm,取前等待關系 A = 4 ；
人 Ulkhsl其中，buy為工序O的工序開始時間，Pi, ^為工序O的加工時間，kl，sl根據(jù)
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i，j_l和初始調(diào)度方案C得到，bn, 為工序O的工序開始時間，pn M為工序O的加工時間，
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il, Jl根據(jù)k，s-1和初始調(diào)度方案C得到；步驟2.1. 3 :將所有工序和虛擬工序按照機器號分為m個關系鏈，每個關系鏈為具有相同機器號的工序集合；步驟2. 2 :關系鏈的處理步驟步驟2. 2.1 :尋找出所有關系鏈中完成時間最晚的工序；步驟2. 2. 2 :判斷步驟2. 2.1中的工序是否為虛擬工序，若是，則執(zhí)行步驟3，若不是，則以步驟2. 2.1中的工序執(zhí)行步驟2. 2. 3 ;步驟2. 2. 3 :根據(jù)執(zhí)行該步驟的工序的前等待關系，進行如下選擇若執(zhí)行該步驟的工序的如等待關系A = 2,則執(zhí)行步驟2. 2. 4,若執(zhí)行該步驟的工序的如等待關系A = 3,則執(zhí)行步驟2. 2. 5,執(zhí)行該步驟的工序的如等待關系A = 4,則執(zhí)行步驟2. 2. 6 ;
f af g步驟2. 2. 4 :執(zhí)行本步驟的工序表示為d，將工序O和' O加入外協(xié)工序集合Out
a.da,d a\,dl
中，其中al，dl根據(jù)f，g-1和關系鏈得到；判斷工序是否為虛擬工序，若是，則執(zhí)行步驟
al,di
/，妄―
2. 3，若不是，則以工序O執(zhí)行步驟2. 2. 3 ；
al,dlh.o步驟2. 2. 5 :執(zhí)行本步驟的工序表示為<9，判斷工序O是否為虛擬工序，若是，則執(zhí)
\.pLp-1
hl.ol
行步驟2. 3，若不是，則以工序O執(zhí)行步驟2. 2. 3 ;其中hl，ol根據(jù)1，p-1和關系鏈得到；1-p-1
VMV.ll-lVljil步驟2. 2. 6 :執(zhí)行本步驟的工序表示為'0，判斷工序一O和工序O是否均為虛擬工
rjrl./ir't-l
序，若是，則執(zhí)行步驟2. 3，若不是，則以工序O和工序'0中不為虛擬工序的工序執(zhí)行步驟
rLtir.t-l
2.2. 3，并將此后加入外協(xié)工序集合Out中的工序同時加入試驗集合Outl中；步驟2. 3 :判斷試驗集合Outl中的工序是否外協(xié)有效首先判斷試驗集合Outl是否為空集，若是，則執(zhí)行步驟3，若不是，則對試驗集合Outl中的所有工序分別進行外協(xié)，得到試驗集合Outl中各個工序?qū)耐鈪f(xié)后重調(diào)度方案，若得到的外協(xié)后重調(diào)度方案的完工時間大于或等于初始調(diào)度方案的完工時間，則將該外協(xié)后重調(diào)度方案對應的工序從外協(xié)工序集合Out中去除；步驟3 :對步驟2得到的外協(xié)工序集合Out中的所有工序分別進行外協(xié)，得到的外協(xié)重調(diào)度方案組成外協(xié)重調(diào)度方案集；其中對某一工序行外協(xié)，得到外協(xié)后重調(diào)度方案的過程包括以下步驟a 步
l-j
驟d :步驟a :計算外協(xié)工序!^的開始時間和結(jié)束時間

權利要求
1.一種基于關系鏈的作業(yè)車間調(diào)度關鍵外協(xié)工序辨識方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1:對待辨識的作業(yè)車間調(diào)度問題進行求解，得到作業(yè)車間的初始調(diào)度方案C:初始調(diào)度方案C中包含機器總數(shù)m、工件總數(shù)η、在第k個機器的第S個次序上加工的工序信息工序號、工件號、工序開始時間、工序結(jié)束時間；每個工件的加工過程由m道工序組成；步驟2 :關系鏈處理包括如下步驟 步驟2.1 :建立關系鏈 步驟2.1.1 :根據(jù)步驟I中的初始調(diào)度方案C，得到每個工序
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于關系鏈的作業(yè)車間調(diào)度關鍵外協(xié)工序辨識方法，首先根據(jù)調(diào)度問題獲得初始調(diào)度；其次根據(jù)關系鏈的處理規(guī)則，辨識出候選的關鍵外協(xié)工序；再次對外協(xié)后受影響的工序進行重調(diào)度；最后根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場情況，進行多屬性決策，輸出最優(yōu)的關鍵外協(xié)工序及相應的生產(chǎn)調(diào)度方案。應用本方法能夠可以快速地、有針對性地找到制約整個調(diào)度方案有效產(chǎn)出的工序集，避免了盲目和被動地尋找外協(xié)工序。對于一個m臺機器n個工件的作業(yè)車間調(diào)度問題，窮舉法需要試驗m*n次。而本發(fā)明方法最小的轉(zhuǎn)移次數(shù)是m，最大轉(zhuǎn)移次數(shù)是m*n-1。通過100次實驗，得到平均轉(zhuǎn)移次數(shù)約為
文檔編號G06Q10/06GK103020763SQ20121052036
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者王軍強, 王爍, 郭銀洲, 崔福東, 張承武, 楊宏安, 張映鋒, 孫樹棟 申請人:西北工業(yè)大學