【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型及其动态规划算法。
技术介绍
0、技术背景
1、在现代制造业中，生产设备的高效调度对提高生产效率和降低运营成本至关重要。平行机调度系统在许多行业中得到广泛应用，但在实际生产中，由于产品种类的多样性，经常需要频繁更换模具(换模)。换模过程往往耗时且复杂，不仅影响生产效率，还可能增加设备的磨损和运营成本。因此，将换模过程纳入平行机调度模型中，能够更加准确地模拟实际生产环境，并优化生产计划。通过合理的调度策略，企业可以有效减少换模时间，提高设备利用率，从而实现高效的生产管理和资源优化配置。
技术实现思路
1、针对现有技术公开的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型及其动态规划算法，本专利技术可以帮助企业减少换模时间，提高生产效率和经济效益。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型，模型的建立，包括以下过程：
4、步骤1：首先收集生产车间的相关数据，包括工件的数量，机器的数量，模具的种类数量，每个工件的加工时间和准备时间；
5、对具体模型所使用到的参数及变量的符号进行定义，相应索引、集合、参数与变量符号定义：
6、i,j——工件的索引；
7、k——机器的索引；
8、h——模具种类的索引；
9、n——工件的数量；
10、m——机器的数量；>
11、n——工件的集合；
12、m——机器的集合；
13、n0——包括虚拟工件的工件集合，下标0是虚拟工件的索引；
14、h——模具的种类数量；
15、pj——工件j的加工时间；
16、sj——工件j的准备时间；
17、cj——工件j的完工时间；
18、v——辅助的大数常量；
19、
20、步骤2：构建目标函数，其表达式如式(1)所示
21、
22、式(1)的目标函数，表示最小化所有工件的完工时间之和；步骤3：建立以下约束公式
23、
24、
25、约束公式(2)：每个工件j必须在某台机器上有唯一的前置工件，即每个工件只能有一个前置工件；
26、约束公式(3)：如果工件j在机器k上加工，则在机器k上工件j必须有一个前置工件，所述前置工件包括虚拟工件，从而保证了工件和机器的对应关系；
27、约束公式(4)：如果工件i在机器k上加工，则所有其他工件j在机器k上的前置工件选择必须满足唯一性，即工件i在机器k上的前置工件分配不会与其他工件冲突；
28、约束公式(5)：在每台机器上虚拟工件的前置只能分配给一个工件，以确保虚拟工件不参与实际加工顺序；
29、约束公式(6)：用于判断工件i和工件j是否使用同一模具，若δij＝1，则表示它们使用同一模具，否则不使用同一模具；
30、约束公式(7)：前置关系的时序约束：如果工件i在工件j之前完成，则工件j的完工时间cj至少应比工件i的完工时间ci多工件j的加工时间pj，且需要考虑使用不同模具的工件的准备时间。
31、本专利技术还公开了所述的一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型的动态规划算法，包括以下过程：
32、s1：确定每阶段中，每台平行机上加工的工件的加工顺序调度规则；
33、s2：使用动态规划算法，分配“使用各种模具的工件”在各台机器上加工的工件数量，构建动态规划的初始条件、递归表达式和目标函数，所述目标函数是最小化在所有机器上加工所有工件的总完工时间；
34、首先收集生产车间的相关数据，包括模具的种类数量，使用各种模具的工件的准备时间和加工时间，使用各种模具的工件的数量；
35、h——模具的种类数量；
36、sh——使用模具h工件的准备时间；
37、ph——使用模具h的工件的加工时间；
38、nh——使用模具h的工件数量；
39、θ——阶段编号，θ即是动态规划中迭代的阶段，阶段的总数是机器的数量m，全部阶段迭代完成即是所有机器都分配完成；
40、qθh——至θ阶段使用模具h的工件中已分配工件数量，待加工工件数量为nh-qh；
41、nθh——第θ阶段使用模具h的工件中已分配工件数量；
42、nθ——nθh在h取值1-h下的集合；
43、nθ＝{nθh|h∈[1,h]}。
44、步骤s1所述的每阶段的调度规则中，调度规则为：
45、1)记录每阶段所有种类的模具被分配的工件数量，其中第θ阶段使用模具h的工件中已分配工件数量记为nθh；
46、2)计算每阶段所有种类的模具的aθh的值；
47、当nθh＝0时，aθh不存在，否者按照以下公式计算aθh：
48、
49、aθh是用于工件排序的反映加工时间的参数；
50、aθ(h)是按aθh大小降序排列后的aθh；
51、nθ(h)是按aθ(h)排序后的工件数量；
52、3)将每阶段所有种类的模具的工件，按照同种模具的工具分为同一组，按ah的值从小到大排序，即将这些工件成组从前到后排列，a(h)是按ah大小降序排列后的ah。
53、进一步地，构建以下向量：
54、向量dθ是所有dθh组成的向量，h∈[1,h]，dθ＝{dθ1,dθ2,...,dθh}，其中dθ1＝0，由此，
55、向量
56、向量qθ是所有qθh组成的向量，h∈[1,h]，qθ＝{qθ1,qθ2,...,qθh}；
57、向量nθ是所有nθh组成的向量，h∈[1,h]，nθ＝{nθ1,nθ2,...,nθh}；
58、
59、eθh的计算公式表示第θ阶段使用模具h的工件组的未计算所有前置工件的总完工时间；
60、表示第θ阶段使用各模具的工件组的未计算所有前置工件的总完工时间求和；
61、所述动态规划的初始条件、递归表达式和目标函数如下，
62、①初始条件：
63、θ＝0；
64、
65、f0(q01,q02,...,q0h)表示总完工时间，当q01,q02,...,q0h都等于0，即当工件还没有在机器上被分配时，总完工时间的值为0；
66、②递归表达式：
67、
68、截至每一阶段的总完工时间，等于上一阶段的累计总完工时间加上本阶段的总完工时间；
69、其中表示第θ阶段使用各模具的工件组之前的完工时间乘工件数求和；
70、③目标函数：
71、minfm(n)
72、目标函数中的向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型，其特征在于模型的建立，包括以下过程：
2.如权利要求1所述的一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型的动态规划算法，其特征在于包括以下过程：
3.如权利要求2所述的一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型的动态规划算法，其特征在于构建以下向量：
4.如权利要求3所述的一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型的动态规划算法，其特征在于根据所述的动态规划方法的初始条件、递归表达式和目标，输出的结果和调度方案生成如下：
【技术特征摘要】
1.一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型，其特征在于模型的建立，包括以下过程：
2.如权利要求1所述的一种考虑换模的平行机调度混合整数规划模型的动态规划算法，其特征在于包括以下过程：
3.如权利要求2所述的一种考虑换模的平...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴植，高纪元，郦仕云，陈勇，王成，易文超，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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