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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明公开了一种考虑设备预防性维护的并行流水车间分批调度方法，涉及并行流水车间调度集成优化模型及其求解方法。本发明以系统停机时间少，设备利用率相对较高，设备意外故障影响相对较小为目标；通过在并行流水车间调度过程中考虑串行流水线“一停全停”的特点，以最小化最大完工时间为目标函数，采用试探法和柔性批量划分方法一起求解工件的批次批量，设计改进离散果蝇算法求工件调度顺序与维护计划，可以减少系统停机时间，提高设备使用率，为生产系统的稳定性和效率提升提供了可行而高效的解决方案。

主权项：1.一种考虑设备预防性维护的并行流水车间分批调度方法，该方法包括以下步骤：步骤1：根据设备预防性维护役龄阈值以及机会维护役龄阈值，建立考虑设备预防性维护的并行流水车间分批调度集成优化模型；步骤1.1：确定集成优化模型约束条件；1工件分批后总数不变 其中，Nju表示子批批量，Aj表示每类工件需求量，Bj表示子批个数，j表示工件编号，n表示工件种类数，u表示批次编号；2f条流水线中全部加工位置必须与各批工件一一对应且f条流水线可加工的工件种类有限制； 其中，m表示设备数量，Xk,l,j,u表示工件j的子批u在流水线k的位置l上加工，βj,k表示工件j在流水线k上是否可加工，表示任意，k表示流水线编号；3流水线加工完当前批次工件前，不能开始加工下一个批次的工件Sk,l≥Ck,l-1其中，Sk,l表示流水线k的加工位置l上的工件的开始加工时间，Ck,l-1表示流水线k加工位置l-1上的工件的完工时间；4同一流水线上工件的工序开始时间和完成时间的关系； 其中,Ci,k,l流水线k中的设备i加工位置l上的工件的完工时间，Si,k,l流水线k中的设备i加工位置l上的工件的开始加工时间，Pj.k表示工件j在流水线k上的各设备加工时间；5工件在进入下一个设备加工下一道工序之前必须要完成当前设备正在加工的工序Ci,k,l≤Si+1,k,l6决策变量的约束条件；Xk,l,j,u∈{0,1}7设备预防性维护役龄阈值与机会维护阈值约束；To≤Tp其中，To表示机会维护役龄阈值，Tp表示设备预防性维护役龄阈值。步骤1.2：进行预防性维护建模；当时，有则流水线k进行第r次维护停机，记Zrk＝1,Zr,ki＝1,tkr＝t，对该流水线的其他设备进行机会维护判断： 其中，t表示流水线k第r次预防性维护时刻，表示流水线k上的设备i在t时刻的役龄，Zrk表示流水线k进行第r次维护停机，Zr,ki表示流水线k进行第r次维护停机时是否需要对设备i进行维护；考虑到维护能力限制，某流水线维护停机时最多同时维护limit台设备，故流水线进行第r次维护停机的维护时间为： 其中，Tkr表示流水线k第r次预防性维护的维护时间，nkr表示流水线k第r次预防性维护的维护设备数量，limit表示同时某次停机同时维护设备数量限制，Tm表示设备平均维护时间；使用虚拟役龄模型对维护效果进行建模，在对流水线k进行第r次停机维护后，根据Zr,ki更新流水线k的第r次停机维护后t+Tm时刻设备的虚拟役龄，Tm表示设备平均维护时间：Zr,ki＝0，即流水线k第r次维护时，设备Eki不进行维护：Zr,ki＝1，即流水线k第r次维护时，设备Eki进行维护：其中，εi为役龄改善因子，用来描述设备非完美维护后的役龄变换情况，0εi1且为定值；步骤1.3：开始加工时间与完工时间更新： 步骤1.4：构建集成优化模型目标函数；minCmmaX其中，Cmax表示最小化最大完工时间；步骤2：根据工件种类、工件数量、子批上限对工件进行批次与批量的划分；步骤2.1：使用试探法计算最优批次划分结果；步骤2.1.1：确定各类工件子批上限，并随机产生各类工件子批数量；步骤2.1.2：使用试探法确定各工件的最优批次数量；首先随机选择一类工件并使其子批数量加1，其中子批数量不得超过子批上限；接着根据批次划分结果采用步骤2.2所述的柔性批量划分方法划分各子批的批量大小，并利用步骤3所述的方法进行调度，若调度结果变优，则继续增加子批数量，若未变优，子批数量减1并选择下一类工件确定批次数量；步骤2.2：使用柔性批量划分方法对步骤2.1得到的最优批次划分结果计算各子批批量；步骤2.2.1：根据子批个数Bj，随机生成子批批量Nju，令u＝1；步骤2.2.2：判断Nju+Bj-u≤Aj，若是，则进行步骤2.2.3，若不是则返回步骤2.2.1；步骤2.2.3：令Aj＝Aj-Nju，u＝u+1；步骤2.2.4：判断u＝Bj，若是，则令Nju＝Aj，否则返回步骤2.2.1；步骤3：使用改进离散果蝇算法计算目标函数最小时的工件调度顺序与维护计划；步骤3.1：解的编码；使用二维数组π＝{π1,π2,…πk…,πf}表示工件在各个流水线中的分配情况和加工顺序；其中，π1记录步骤2得到的每种工件的分批结果，每个一维数组πk包含了分配到该流水线的子批工件，数组中的数字表示工件子批索引号，工件按数组中的顺序依次加工；根据采用的设备预防性维护策略，工件加工顺序决定了设备的维护时间；步骤3.2：种群初始化；初始化种群包括n个个体，其中两个个体分别由启发式方法构造而成，其余个体随机生成；步骤3.3：种群划分与嗅觉搜索；将有n个个体的种群划分为7个亚种群，每个亚种群中个体数量相对均匀并执行不同的嗅觉搜索策略；步骤3.4：视觉搜索；步骤3.5：合并所有亚种群；步骤3.6：判断当前种群是否达到最大迭代次数，是则执行步骤3.7，否则执行步骤3.3；步骤3.7：得到最优工件调度顺序与维护时间点。

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