【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车间加工，特别涉及一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法。
技术介绍
1、目前，在生产制造管理中，通常需要对于生产车间的作业任务进行调度，提前将指定的任务安排到某一生产设备的指定时间段进行生产，从而确保工件或者产品的生产安排满足客户订单的交期要求，同时保证生产设备和人员的高效运行，降低运营成本。故而在制造业中，生产调度是非常重要的一个环节，直接影响企业的生产经济效益。
2、生产作业调度问题(jsp)是人类古老的问题，自从有生产组织这种形态开始，生产作业调度问题就是一个棘手难题。从数学上的算法已经可以证明，生产调度问题是一个np-hard难题。一个常见的生产车间调度问题，是n个作业在m台机器上处理。每个作业由某一台机器进行加工，机器的可用时长按班次设定，同一时刻只能加工一个作业。
3、柔性车间生产调度问题(fjsp)，是对传统生产作业问题的扩展，由于机器的能力柔性化，可加工的作业任务超过1个。即在m台机器中，有j台机器可以加工k种工件，这种由于机器能力通用化，导致问题的解空间被倍数放大，求解难度更高。
4、当前，求解柔性车间调度问题，可以采用启发式算法、智能优化算法和精确算法等。
5、1)启发式算法：启发式算法实质上是一组带有建议性质的规则集，这个规则集可以用于指导算法搜索方向。在此规则集的指导下，可求得问题的较优解，但不一定是最优解。现有启发式算法大部分以启发式规则为主，这些规则多来自于实际的调度问题。启发式算法能够较快找到可行解决方案，但其解的优化性受
6、2)智能优化算法：智能优化算法作为求解fjsp问题的重要研究方法，又可以分为进化算法(evolution algorithm，ea)和群智能算法(swarm intelligence，si)等，经典的ea包括遗传算法(genetic algorithm，ga)、进化策略(evolution strategy，es)、遗传规划(genetic programming，gp)和差分进化(differential evolution，de)等。以上方法中，ga的研究与应用最为广泛和深入。群智能算法是指具有简单智能的个体通过相互协作和组织表现出群体智能行为的特性。通过观察动物群体的机制或包括觅食、捕猎、求偶、飞行等在内的某些社会行为，研究者们设计出了相应的群智能优化算法。这些智能算法在求解方法上比较灵活，能够快速找到有效的解，但缺乏问题的最优化证明。
7、3)精确算法：精确算法是指可求出最优解的算法，主要包括分支定界法、割平面法、整数线性规划，混合线性规划等。精确算法是为调度目标找到最优的调度解，而非近优解。精确算法的优势是结果的优化程度高，但是由于求解性能对问题规模敏感，求解速度相比启发式和智能算法较慢。
8、当前，车间的调度算法问题一般是由aps(advanced planning scheduling)产品中的scheduling模块来完成，一般采用启发式和遗传算法两类来解决实际车间调度问题。但由于解的优化性不足，导致可行方案是否最优无法确认。
9、因此，现有技术中的柔性车间调度存在如下技术问题：
10、所有工件和机器在零时刻均处于就绪状态，同一时刻一台机器只能加工一道工序，同一道工序在同一时刻只能在一台机器上进行加工且只能加工一次，工序加工次序的约束仅考虑在同一工件内，不考虑工件在加工过程中发生中断，不考虑机器故障，各工件加工优先级相同。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，用以解决上述
技术介绍
中的情况。
2、本申请提出了一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，包括：
3、获取车间订单，确定订单数据和对应的机器设备；其中，
4、订单数据包括：产品数量、原材料需求量、订单期限和生产损失；
5、根据订单数据和机器设备，设定生产变量、加工目标和原材料齐套约束，生成混合整数规划模型；
6、根据混合整数规划模型，调用对应的商用求解器，进行多机器并行加工方案寻优，根据求解得到的机器分配方案，确定生产任务安排。
7、优选的，所述混合整数规划模型还包括：时间线约束、原材料约束、产能约束、停机时段约束、关系约束、目标惩罚约束。
8、优选的，所述时间线约束包括如下执行步骤：
9、步骤1：预先设定订单的订单加工时间和工序维度；其中，
10、工序维度为不同机器设备的在工序上的时空坐标参数；
11、步骤2：根据订单加工时间，设定订单的开始时间和结束时间；
12、步骤3：订单开始时间、结束时间和工序维度，设定不同机器设备的关联关系约束；
13、步骤4：根据关联关系约束，确定多产线同时空加工的加工策略。
14、优选的，所述原材料约束包括如下执行步骤：
15、获取原材料供应商的对不同原材料的供应量和到货时间段；
16、根据到货时间段，对不同原材料对应的机器设备的总开工量和到货总量对比计算，分别设定无指定供应商原材料约束和指定供应商原材料约束；其中，
17、机器设备根据到货时间段，具有唯一开工时间限定；
18、其中，
19、机器设备根据到货时间段，具有唯一开工时间限定；其中，
20、到货时间段符合以下累加关系表达式：
21、
22、其中，e0表示订单0的成本系数；cpo，p，i表示订单0的工序p上的原材料i的需求数量；supplyarrivals表示供应的到货时段数组，yo，p，e表示订单0的工序p是否在供应到货时段e上开工(0-1变量)；si，e表示在供应到货时段e上原材料i的到货数量，时段索引号e∈supplyarrivals，{1，2，3，…}。
23、优选的，所述产能约束包括如下执行步骤：
24、获取不同机器设备的产能信息，并确定不同机器设备生生产的时间维度；
25、时间维度，将不同机器设备的产能信息进行统一。
26、优选的，所述停机时段约束包括如下执行步骤：
27、遍历不同机器设备的停机时间和加工时间，进行序列化排布，判断是否存在时间重叠，设置第一停机时间约束；
28、遍历订单的全部工序，判断是否存在原材料到货时间段是否处于加工订单中任意机器设备加工周期内部，设置第二停机时间约束。
29、优选的，所述关系约束包括如下执行步骤：
30、获取订单中任意机器在当前工序中的加工时长、当前工序是否占用机器的占用变量和约束变量的超限值，在符合下式时，执行关系约束：
31、mr，o，p，u≤bigm×userr，o，p，u
32、其中，o表示订单；p表示工序；r表示本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述混合整数规划模型还包括：
3.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述时间线约束包括如下执行步骤：
4.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，其特征在于，所述原材料约束包括如下执行步骤：
5.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述产能约束包括如下执行步骤：
6.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述停机时段约束包括如下执行步骤：
7.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述关系约束包括如下执行步骤：
8.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述目
9.如权利要求1所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，其特征在于，所述调用对应的商用求解器包括：
10.如权利要求1所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，其特征在于，所述商用求解器包括：gurobi求解器、ortools求解器、mindopt求解器和杉数COPT求解器。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述混合整数规划模型还包括：
3.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述时间线约束包括如下执行步骤：
4.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，其特征在于，所述原材料约束包括如下执行步骤：
5.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行加工的车间调度方法，其特征在于，所述产能约束包括如下执行步骤：
6.如权利要求2所述的一种考虑原材料齐套约束和多机器并行...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云红，刘龙辉，沈卫华，华峰，吕晶，
申请(专利权)人：深圳市链宇技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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