專利名稱：用于混合并行機和作業(yè)車間的組批動態(tài)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組批動態(tài)控制方法，尤其涉及一種用于混合并行機和作業(yè)車間的組批動態(tài)控制方法。
背景技術(shù)：
作業(yè)車間的生產(chǎn)控制包括靜態(tài)生產(chǎn)控制和動態(tài)生產(chǎn)控制。靜態(tài)生產(chǎn)控制是通過接受生產(chǎn)任務(wù)，根據(jù)車間內(nèi)的資源利用情況，合理安排生產(chǎn)任務(wù)及資源的過程。動態(tài)生產(chǎn)控制是建立在靜態(tài)生產(chǎn)控制基礎(chǔ)上，針對實際生產(chǎn)情況中可能出現(xiàn)的加工時間不確定、機器故障等典型動態(tài)事件，對靜態(tài)控制的結(jié)果進行修正或進行參數(shù)調(diào)整，以提高制造系統(tǒng)響應(yīng)動態(tài)事件的能力、保持生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性并提高交貨準(zhǔn)確率和生產(chǎn)效率。目前，對于車間中進行動態(tài)生產(chǎn)控制的系統(tǒng)還處于探索階段。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，Jain A K 等在((International Journal of Production Research)) (國際生產(chǎn)管理雜志)(1997年)189-200頁上發(fā)表的“Management science, theory of constraints/optimized production technology and local optimization，，(管理禾斗學(xué)， 約束/優(yōu)化理論生產(chǎn)技術(shù)與局部優(yōu)化)提出了預(yù)-反應(yīng)式控制方法，其中包括周期性控制、 事件驅(qū)動控制與混合控制三部分。周期性控制以滾動時域為基礎(chǔ)周期給任務(wù)分配資源并執(zhí)行控制。在很多工業(yè)過程中，在無法實時從車間層獲得對系統(tǒng)狀態(tài)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)下， 管理員需要采集車間層和更高層控制系統(tǒng)的所有可得信息來周期性控制，生成的控制方案一直執(zhí)行到下一個時段的到來，在此期間不進行修改。在這種方式下，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生重大變化時，這種控制決策可能無法保持良好的性能。對于事件驅(qū)動的動態(tài)控制，是指一旦系統(tǒng)狀態(tài)改變就進行動態(tài)調(diào)整。此時，動態(tài)調(diào)整的計算量很大，要求快速捕獲新事件的信息。 然而，對于大規(guī)模系統(tǒng)來說，在很多事件相繼發(fā)生的狀況下，系統(tǒng)可能一直處于動態(tài)控制狀態(tài)，因此，系統(tǒng)的穩(wěn)定性很差。另外，動態(tài)控制需要的計算成本非常大，不適合動態(tài)復(fù)雜環(huán)境下的車間動態(tài)控制要求?？紤]到當(dāng)車間出現(xiàn)動態(tài)事件時，需要新控制安排與原控制安排的偏移量盡可能得小，盡可能減少動態(tài)事件對全過程安排的影響。所以，車間生產(chǎn)控制的魯棒性非常重要，即要求動態(tài)控制過程生成的安排同時具有良好的有效性和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于混合并行機和作業(yè)車間的組批動態(tài)控制方法，通過在生產(chǎn)控制過程中考慮制造系統(tǒng)的各種動態(tài)事件，獲得針對車間動態(tài)事件進行調(diào)整后的生產(chǎn)安排，顯著提高制造系統(tǒng)運行過程的魯棒性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于混合并行機和作業(yè)車間的組批動態(tài)控制方法，包括以下步驟A、對動態(tài)事件進行預(yù)處理；B、建立生產(chǎn)控制模型；C、對多個任務(wù)進行動態(tài)組批，獲得在任務(wù)動態(tài)事件影響下任務(wù)在資源上的安排結(jié)果；D、對所述結(jié)果進行有效性和穩(wěn)定性分析，以評價生產(chǎn)控制結(jié)果的魯棒性。進一步地，所述動態(tài)事件包括時間類動態(tài)事件、設(shè)備類動態(tài)事件和計劃類動態(tài)事件，所述預(yù)處理為對所述動態(tài)事件進行參數(shù)化描述。進一步地，所述時間類動態(tài)事件包括任務(wù)加工延遲和任務(wù)加工提前；所述設(shè)備類動態(tài)事件包括設(shè)備故障和設(shè)備維護；所述計劃類動態(tài)事件包括緊急訂單、追加計劃、減少計劃和取消計劃。進一步地，步驟B進一步為根據(jù)所述動態(tài)事件的參數(shù)化描述，對車間的資源、任務(wù)進行獲取，獲得動態(tài)控制模型的任務(wù)參數(shù)、資源參數(shù)、約束關(guān)系參數(shù)、目標(biāo)參數(shù)，以建立不確定環(huán)境下的生產(chǎn)控制模型。進一步地，所述生產(chǎn)控制模型包括任務(wù)約束的參數(shù)模型、資源約束的參數(shù)模型及目標(biāo)函數(shù)的參數(shù)模型。進一步地，所述步驟C進一步包括如下步驟Cl、根據(jù)具體的事件類型設(shè)置動態(tài)控制規(guī)則，根據(jù)不同的動態(tài)控制規(guī)則所產(chǎn)生的不同結(jié)果，最終選擇所需的動態(tài)控制規(guī)則；C2、確定所有任務(wù)批次的數(shù)量、開始時間和完成時間，根據(jù)設(shè)備閑置產(chǎn)能，進行組批。進一步地，所述步驟C2進一步包括如下步驟C21、選擇最早的設(shè)備e的空閑時刻t，針對訂單i中第j類產(chǎn)品的第k+Ι步工序的任務(wù)進行組批操作，所述任務(wù)組成多個任務(wù)集合，通過設(shè)備剩余產(chǎn)能與任務(wù)所需產(chǎn)能的對比來進行組批操作，以確定設(shè)備閑置產(chǎn)能Capabilitye可生產(chǎn)的任務(wù)的數(shù)量B ；C22、針對訂單i中第j類產(chǎn)品的第k步工序的任務(wù)批次，選擇設(shè)備空閑時刻t或 t時刻前完成的生產(chǎn)批次集合，計算所述生產(chǎn)批次集合中的任務(wù)數(shù)量為n/，當(dāng)n/ =B, 即當(dāng)前等待的任務(wù)集合的數(shù)量等于設(shè)備可以加工的產(chǎn)能最大數(shù)量時，則將所述n/個工件組成一個批次，在設(shè)備e上進行安排；當(dāng)n/ > B，則當(dāng)前等待的任務(wù)集合的數(shù)量大于設(shè)備可以加工的最大批量時，則在所述當(dāng)前等待的任務(wù)集合中選擇B個任務(wù)組成一個批次，在設(shè)備e上進行安排；當(dāng)n/ < B，則當(dāng)前等待的工件數(shù)量小于機器的剩余產(chǎn)能時，可將所述 n/個工件組成一個批次，占用部分設(shè)備e的產(chǎn)能；C23、將所選擇的時刻t或t時刻前完成的生產(chǎn)批次集合按照完成時間的先后排序，依次取出小于或等于批次數(shù)量的產(chǎn)品數(shù)量，直至總數(shù)量等于B ；C24、檢查訂單i中第j類產(chǎn)品第k+Ι道工序的生產(chǎn)批次集合，確認(rèn)數(shù)量是否等于訂單i中第j類產(chǎn)品第k道工序的生產(chǎn)批次集合的總數(shù)量，若等于所述總數(shù)量，則步驟C結(jié)束；否則，則跳轉(zhuǎn)至步驟C21循環(huán)執(zhí)行。進一步地，所述有效性表示為U( δ) = |F-F' |，其中，原生產(chǎn)安排過程的目標(biāo)值為F，動態(tài)生產(chǎn)控制后的目標(biāo)值為F'。進一步地，所述穩(wěn)定性表示為風(fēng)句
權(quán)利要求
1.一種用于混合并行機和作業(yè)車間的組批動態(tài)控制方法，包括以下步驟A、對動態(tài)事件進行預(yù)處理；B、建立生產(chǎn)控制模型；C、對多個任務(wù)進行動態(tài)組批，獲得在任務(wù)動態(tài)事件影響下任務(wù)在資源上的安排結(jié)果；D、對所述結(jié)果進行有效性和穩(wěn)定性分析，以評價生產(chǎn)控制結(jié)果的魯棒性。
2.如權(quán)利要求1所述的組批動態(tài)控制方法，其中所述動態(tài)事件包括時間類動態(tài)事件、 設(shè)備類動態(tài)事件和計劃類動態(tài)事件，所述預(yù)處理為對所述動態(tài)事件進行參數(shù)化描述。
3.如權(quán)利要求2所述的組批動態(tài)控制方法，其中所述時間類動態(tài)事件包括任務(wù)加工延遲和任務(wù)加工提前；所述設(shè)備類動態(tài)事件包括設(shè)備故障和設(shè)備維護；所述計劃類動態(tài)事件包括緊急訂單、追加計劃、減少計劃和取消計劃。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的組批動態(tài)控制方法，其中步驟B進一步為根據(jù)所述動態(tài)事件的參數(shù)化描述，對車間的資源、任務(wù)進行獲取，獲得動態(tài)控制模型的任務(wù)參數(shù)、資源參數(shù)、約束關(guān)系參數(shù)、目標(biāo)參數(shù)，以建立不確定環(huán)境下的生產(chǎn)控制模型。
5.如權(quán)利要求4所述的組批動態(tài)控制方法，其中，所述生產(chǎn)控制模型包括任務(wù)約束的參數(shù)模型、資源約束的參數(shù)模型及目標(biāo)函數(shù)的參數(shù)模型。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的組批動態(tài)控制方法，其中，所述步驟C進一步包括如下步驟Cl、根據(jù)具體的事件類型設(shè)置動態(tài)控制規(guī)則，在所述動態(tài)事件發(fā)生時，遍歷相關(guān)的動態(tài)控制規(guī)則，根據(jù)不同的動態(tài)控制規(guī)則的效果選擇所需的動態(tài)控制規(guī)則；C2、確定所有任務(wù)批次的數(shù)量、開始時間和完成時間，根據(jù)設(shè)備閑置產(chǎn)能，進行組批。
7.如權(quán)利要求6所述的組批動態(tài)控制方法，其中，所述步驟C2進一步包括如下步驟C21、選擇最早的設(shè)備e的空閑時刻t，針對訂單i中第j類產(chǎn)品的第k+Ι步工序的任務(wù)進行組批操作，通過設(shè)備剩余產(chǎn)能與任務(wù)所需產(chǎn)能的對比來進行組批操作，以確定設(shè)備閑置產(chǎn)能Capabilitye可生產(chǎn)的任務(wù)的數(shù)量B ；C22、針對訂單i中第j類產(chǎn)品的第k步工序的任務(wù)批次，選擇設(shè)備空閑時刻t或t時刻前完成的生產(chǎn)批次集合，計算出所述生產(chǎn)批次集合中的任務(wù)數(shù)量n/，當(dāng)n/ =B，即當(dāng)前等待的任務(wù)集合的數(shù)量等于設(shè)備可以加工的產(chǎn)能最大數(shù)量時，則將所述n/個工件組成一個批次，在設(shè)備e上進行安排；當(dāng)n/ > B，則當(dāng)前等待的任務(wù)集合的數(shù)量大于設(shè)備可以加工的最大批量時，則在所述當(dāng)前等待的任務(wù)集合中選擇B個任務(wù)組成一個批次，在設(shè)備e 上進行安排；當(dāng)n/ < B，則當(dāng)前等待的工件數(shù)量小于機器的剩余產(chǎn)能時，可將所述n/個工件組成一個批次，占用部分設(shè)備e的產(chǎn)能；C23、將所選擇的時刻t或t時刻前完成的生產(chǎn)批次集合按照完成時間的先后排序，依次取出小于或等于批次數(shù)量的任務(wù)數(shù)量，直至總數(shù)量等于B ；C24、檢查訂單i中第j類產(chǎn)品第k+Ι道工序的生產(chǎn)批次集合，確認(rèn)數(shù)量是否等于訂單i 中第j類產(chǎn)品第k道工序的生產(chǎn)批次集合的總數(shù)量，若等于所述總數(shù)量，則步驟C結(jié)束；否則，則跳轉(zhuǎn)至步驟C21循環(huán)執(zhí)行。
8.如權(quán)利要求7所述的組批動態(tài)控制方法，其中，所述有效性表示為υ(δ)= If-F' |，其中，原生產(chǎn)安排過程的目標(biāo)值為F，動態(tài)生產(chǎn)控制后的目標(biāo)值為F'。
9.如權(quán)利要求8所述的組批動態(tài)控制方法，其中，所述穩(wěn)定性表示為
10.如權(quán)利要求9所述的組批動態(tài)控制方法，其中，所述魯棒性表示為R(S)= χ·υ(δ) + (1-χ) · S(S)，其中，xe
，χ為有效性和穩(wěn)定性的重要性因子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于混合并行機和作業(yè)車間的組批動態(tài)控制方法，包括以下步驟A、對動態(tài)事件進行預(yù)處理；B、建立生產(chǎn)控制模型；C、對多個任務(wù)進行動態(tài)組批，獲得在動態(tài)事件影響下任務(wù)在資源上的安排結(jié)果；D、對所述結(jié)果進行有效性和穩(wěn)定性分析，以評價生產(chǎn)控制結(jié)果的魯棒性。本發(fā)明的方法通過在生產(chǎn)控制過程中考慮制造系統(tǒng)的各種動態(tài)事件，獲得針對車間動態(tài)事件進行調(diào)整后的生產(chǎn)安排，顯著提高制造系統(tǒng)運行過程的魯棒性。
文檔編號G05B13/00GK102360178SQ20111023500
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者張潔, 朱瓊 申請人:上海交通大學(xué)