專利名稱：用于混合并行機和作業車間的組批動態控制方法
技術領域：
本發明涉及一種組批動態控制方法，尤其涉及一種用于混合并行機和作業車間的組批動態控制方法。
背景技術：
作業車間的生產控制包括靜態生產控制和動態生產控制。靜態生產控制是通過接受生產任務，根據車間內的資源利用情況，合理安排生產任務及資源的過程。動態生產控制是建立在靜態生產控制基礎上，針對實際生產情況中可能出現的加工時間不確定、機器故障等典型動態事件，對靜態控制的結果進行修正或進行參數調整，以提高制造系統響應動態事件的能力、保持生產過程的穩定性并提高交貨準確率和生產效率。目前，對于車間中進行動態生產控制的系統還處于探索階段。經過對現有技術文獻的檢索發現，Jain A K 等在((International Journal of Production Research)) (國際生產管理雜志)(1997年)189-200頁上發表的“Management science, theory of constraints/optimized production technology and local optimization，，(管理禾斗學， 約束/優化理論生產技術與局部優化)提出了預-反應式控制方法，其中包括周期性控制、 事件驅動控制與混合控制三部分。周期性控制以滾動時域為基礎周期給任務分配資源并執行控制。在很多工業過程中，在無法實時從車間層獲得對系統狀態實時監控數據的環節下， 管理員需要采集車間層和更高層控制系統的所有可得信息來周期性控制，生成的控制方案一直執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，當系統狀態發生重大變化時，這種控制決策可能無法保持良好的性能。對于事件驅動的動態控制，是指一旦系統狀態改變就進行動態調整。此時，動態調整的計算量很大，要求快速捕獲新事件的信息。 然而，對于大規模系統來說，在很多事件相繼發生的狀況下，系統可能一直處于動態控制狀態，因此，系統的穩定性很差。另外，動態控制需要的計算成本非常大，不適合動態復雜環境下的車間動態控制要求。考慮到當車間出現動態事件時，需要新控制安排與原控制安排的偏移量盡可能得小，盡可能減少動態事件對全過程安排的影響。所以，車間生產控制的魯棒性非常重要，即要求動態控制過程生成的安排同時具有良好的有效性和穩定性。
發明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種用于混合并行機和作業車間的組批動態控制方法，通過在生產控制過程中考慮制造系統的各種動態事件，獲得針對車間動態事件進行調整后的生產安排，顯著提高制造系統運行過程的魯棒性。為實現上述目的，本發明提供了一種用于混合并行機和作業車間的組批動態控制方法，包括以下步驟A、對動態事件進行預處理；B、建立生產控制模型；C、對多個任務進行動態組批，獲得在任務動態事件影響下任務在資源上的安排結果；D、對所述結果進行有效性和穩定性分析，以評價生產控制結果的魯棒性。進一步地，所述動態事件包括時間類動態事件、設備類動態事件和計劃類動態事件，所述預處理為對所述動態事件進行參數化描述。進一步地，所述時間類動態事件包括任務加工延遲和任務加工提前；所述設備類動態事件包括設備故障和設備維護；所述計劃類動態事件包括緊急訂單、追加計劃、減少計劃和取消計劃。進一步地，步驟B進一步為根據所述動態事件的參數化描述，對車間的資源、任務進行獲取，獲得動態控制模型的任務參數、資源參數、約束關系參數、目標參數，以建立不確定環境下的生產控制模型。進一步地，所述生產控制模型包括任務約束的參數模型、資源約束的參數模型及目標函數的參數模型。進一步地，所述步驟C進一步包括如下步驟Cl、根據具體的事件類型設置動態控制規則，根據不同的動態控制規則所產生的不同結果，最終選擇所需的動態控制規則；C2、確定所有任務批次的數量、開始時間和完成時間，根據設備閑置產能，進行組批。進一步地，所述步驟C2進一步包括如下步驟C21、選擇最早的設備e的空閑時刻t，針對訂單i中第j類產品的第k+Ι步工序的任務進行組批操作，所述任務組成多個任務集合，通過設備剩余產能與任務所需產能的對比來進行組批操作，以確定設備閑置產能Capabilitye可生產的任務的數量B ；C22、針對訂單i中第j類產品的第k步工序的任務批次，選擇設備空閑時刻t或 t時刻前完成的生產批次集合，計算所述生產批次集合中的任務數量為n/，當n/ =B, 即當前等待的任務集合的數量等于設備可以加工的產能最大數量時，則將所述n/個工件組成一個批次，在設備e上進行安排；當n/ > B，則當前等待的任務集合的數量大于設備可以加工的最大批量時，則在所述當前等待的任務集合中選擇B個任務組成一個批次，在設備e上進行安排；當n/ < B，則當前等待的工件數量小于機器的剩余產能時，可將所述 n/個工件組成一個批次，占用部分設備e的產能；C23、將所選擇的時刻t或t時刻前完成的生產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量的產品數量，直至總數量等于B ；C24、檢查訂單i中第j類產品第k+Ι道工序的生產批次集合，確認數量是否等于訂單i中第j類產品第k道工序的生產批次集合的總數量，若等于所述總數量，則步驟C結束；否則，則跳轉至步驟C21循環執行。進一步地，所述有效性表示為U( δ) = |F-F' |，其中，原生產安排過程的目標值為F，動態生產控制后的目標值為F'。進一步地，所述穩定性表示為風句
權利要求
1.一種用于混合并行機和作業車間的組批動態控制方法，包括以下步驟A、對動態事件進行預處理；B、建立生產控制模型；C、對多個任務進行動態組批，獲得在任務動態事件影響下任務在資源上的安排結果；D、對所述結果進行有效性和穩定性分析，以評價生產控制結果的魯棒性。
2.如權利要求1所述的組批動態控制方法，其中所述動態事件包括時間類動態事件、 設備類動態事件和計劃類動態事件，所述預處理為對所述動態事件進行參數化描述。
3.如權利要求2所述的組批動態控制方法，其中所述時間類動態事件包括任務加工延遲和任務加工提前；所述設備類動態事件包括設備故障和設備維護；所述計劃類動態事件包括緊急訂單、追加計劃、減少計劃和取消計劃。
4.如權利要求1或2或3所述的組批動態控制方法，其中步驟B進一步為根據所述動態事件的參數化描述，對車間的資源、任務進行獲取，獲得動態控制模型的任務參數、資源參數、約束關系參數、目標參數，以建立不確定環境下的生產控制模型。
5.如權利要求4所述的組批動態控制方法，其中，所述生產控制模型包括任務約束的參數模型、資源約束的參數模型及目標函數的參數模型。
6.如權利要求1或2或3所述的組批動態控制方法，其中，所述步驟C進一步包括如下步驟Cl、根據具體的事件類型設置動態控制規則，在所述動態事件發生時，遍歷相關的動態控制規則，根據不同的動態控制規則的效果選擇所需的動態控制規則；C2、確定所有任務批次的數量、開始時間和完成時間，根據設備閑置產能，進行組批。
7.如權利要求6所述的組批動態控制方法，其中，所述步驟C2進一步包括如下步驟C21、選擇最早的設備e的空閑時刻t，針對訂單i中第j類產品的第k+Ι步工序的任務進行組批操作，通過設備剩余產能與任務所需產能的對比來進行組批操作，以確定設備閑置產能Capabilitye可生產的任務的數量B ；C22、針對訂單i中第j類產品的第k步工序的任務批次，選擇設備空閑時刻t或t時刻前完成的生產批次集合，計算出所述生產批次集合中的任務數量n/，當n/ =B，即當前等待的任務集合的數量等于設備可以加工的產能最大數量時，則將所述n/個工件組成一個批次，在設備e上進行安排；當n/ > B，則當前等待的任務集合的數量大于設備可以加工的最大批量時，則在所述當前等待的任務集合中選擇B個任務組成一個批次，在設備e 上進行安排；當n/ < B，則當前等待的工件數量小于機器的剩余產能時，可將所述n/個工件組成一個批次，占用部分設備e的產能；C23、將所選擇的時刻t或t時刻前完成的生產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量的任務數量，直至總數量等于B ；C24、檢查訂單i中第j類產品第k+Ι道工序的生產批次集合，確認數量是否等于訂單i 中第j類產品第k道工序的生產批次集合的總數量，若等于所述總數量，則步驟C結束；否則，則跳轉至步驟C21循環執行。
8.如權利要求7所述的組批動態控制方法，其中，所述有效性表示為υ(δ)= If-F' |，其中，原生產安排過程的目標值為F，動態生產控制后的目標值為F'。
9.如權利要求8所述的組批動態控制方法，其中，所述穩定性表示為
10.如權利要求9所述的組批動態控制方法，其中，所述魯棒性表示為R(S)= χ·υ(δ) + (1-χ) · S(S)，其中，xe
，χ為有效性和穩定性的重要性因子。
全文摘要
本發明公開了一種用于混合并行機和作業車間的組批動態控制方法，包括以下步驟A、對動態事件進行預處理；B、建立生產控制模型；C、對多個任務進行動態組批，獲得在動態事件影響下任務在資源上的安排結果；D、對所述結果進行有效性和穩定性分析，以評價生產控制結果的魯棒性。本發明的方法通過在生產控制過程中考慮制造系統的各種動態事件，獲得針對車間動態事件進行調整后的生產安排，顯著提高制造系統運行過程的魯棒性。
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 優先權日2011年8月16日
發明者張潔, 朱瓊 申請人:上海交通大學