1.一种考虑加工、运输和装配集成调度的建模方法,其特征在于,包括以下步骤,a.分析FJSP‑T‑A调度问题特性,确定调度目标和约束条件;
b.定义参数和决策变量,将FJSP‑T‑A调度目标和约束条件数学化,构建MILP模型;
c.使用CPLEX求解器验证模型的有效性;
d.输出最优解调度方案,包括加工阶段中工序的排序和机床选择,运输阶段中工件的AGV选择和运输次序,装配阶段中产品的机床选择和排序;其中,FJSP‑T‑A调度满足以下约束条件,初始状态约束,所有加工阶段机床、AGV和装配阶段机床在0时刻可用,所有工件0时刻可加工;
加工阶段工件和机床约束,任一工件的任一工序只能选择在一台机床上加工,任一工件在任一时刻只能在一台机床上加工,同一工件的不同工序按照给定的先后顺序进行加工,不同工件的工序之间是独立的,没有加工先后约束,每台机床在同一时刻最多只能加工一道工序;
加工阶段和运输阶段联系约束,所有工件,只有其最后一道工序完成后才能进行运输;
运输阶段AGV约束,任一工件只能选择由一台AGV运输,每台AGV在同一时刻运输的工件数量不能超过其最大容量,AGV两次运输之间不能存在从加工阶段到装配阶段的空载运输行程;
运输阶段和装配阶段联系约束,任一产品只有等到其所包含的工件都运输到装配阶段才能开始装配;
装配阶段产品和机床约束,任一产品只能选择在一台装配机床上进行装配,每台装配机床在同一时刻最多只能装配一个产品;
最大完工时间约束,最大完工时间不小于所有产品装配完成时间的最大值;
其它约束,忽略同一机床上不同工件间的转换时间,AGV速度恒定,不考虑AGV路径干涉;
参数定义包括,
,两个不同工件的工件序号;
,工件总数;
,工件集合, ;
,两个不同产品的产品序号;
,产品总数;
,产品集合, ;
,产品 包含的工件集合;
,加工阶段,两个不同工序的工序序号;
,加工阶段,工件的工序数;
,加工阶段,工件的工序集合, ;
,加工阶段,两个不同机床的机床编号;
,加工阶段,机床总数;
,加工阶段,所有机床集合, ;
,加工阶段,工序 的可选机床总数;
,加工阶段,工序 的可选机床集合;
,装配阶段,机床编号;
,装配阶段,机床总数;
,装配阶段,所有机床集合, ;
,运输阶段,AGV序号;
,运输阶段,AGV的数量;
,运输阶段,AGV集合, ;
,运输阶段,AGV运输次数序号;
,运输阶段,AGV运输次数集合, ;
,运输阶段,AGV的容量,即每次最多运送的工件数;
,加工阶段,工件的第 道工序;
,加工阶段,工序 在机床 上进行加工所需要的时间;
,装配阶段,装配机床装配产品 所需要的时间;
,加工车间和装配车间之间的运输时间;
,一个极大的正整数;
决策变量定义包括,
,加工阶段0‑1决策变量,如果工序 选择在机床 上加工, ;否则, ;
,加工阶段0‑1决策变量,在某一机床上,如果 在工序 之前进行加工,;否则, ;
,运输阶段0‑1决策变量,如果工件 由第 个AGV在第 次进行运输, ;否则,;
,装配阶段0‑1决策变量,如果产品 选择在装配机床 上进行装配, ;否则,;
,装配阶段0‑1决策变量,在某一装配机床上,如果产品 在产品 之前进行运输,;否则, ;
,加工阶段连续决策变量,表示工序 的开始时间;
,运输阶段连续决策变量,表示第 个AGV第 次运输的开始时间;
,装配阶段连续决策变量,表示产品 的开始装配时间;
,装配阶段连续决策变量,表示最大完工时间,不小于所有产品的完工时间;
初始状态约束数学化,包括约束(5)、约束(11), (5)
(11)
其中,约束(5)约束决策变量 的取值范围,即所有工件0时刻可加工;约束(11)表示决策变量 取值范围,即AGV在0时刻可用;
加工阶段工件和机床约束数学化,包括约束(1)‑约束(4), (1)
(2)
(3)
(4)
其中,约束(1)表示在加工阶段,工序 只能选择在一台机床上加工;对偶约束(2)和(3)表示在加工阶段,安排在同一机床上不同工序先后加工顺序约束,特别的,当 和分别选择在机床 上加工时,即 和 ,如果 ,约束(2)约束 在 之后加工,约束(3)恒成立;如果 ,约束(3)约束 在 之前加工,约束(2)恒成立;
当 和 不在同一个机床上加工时,对偶约束(2)和(3)恒成立;约束(4)表示在加工阶段,工序 只有等到 加工完成后才能开始加工;
加工阶段和运输阶段联系约束数学化,包括约束(6),(6)
其中,约束(6)是联系加工阶段和运输阶段的桥梁,用来约束工件只有在加工阶段完成加工才能进行运输,换句话说,如果工件 由第 个AGV在第 次进行运输,即 ,那么约束(6)约束 不小于工件最后一道工序的完工时间 ;
运输阶段AGV约束数学化,包括约束(7)‑约束(10),(7)
(8)
(9)
(10)
其中,约束(7)表示在运输阶段,任一工件只能由一台AGV运输一次;约束(8)表示在运输阶段,AGV运输工件必须依次进行,即两次运输过程中间不能存在加工阶段到装配阶段的空行程情况;约束(9)表示在运输阶段,AGV每次运输的工件最大数量不能超过AGV的容量;
约束(10)表示在运输阶段,AGV连续两次运输开始时间关系,即下一次的开始时间 不小于本次开始时间 和往返时间 之和;
运输阶段和装配阶段联系约束数学化,包括约束(12),(12)
其中,约束(12)是联系运输阶段和装配阶段的桥梁,用来约束某产品的装配必须等到该产品包含的工件都运输到装配阶段才能开始;
装配阶段产品和机床约束数学化,包括约束(13)‑约束(15),(13)
(14)
(15)
其中,约束(13)表示在运输阶段,任一产品只能选择在一台装配机床上装配;对偶约束(14)和(15)表示在运输阶段,分配到同一装配机床上的不同产品之间的先后关系,特别的,当产品 和 都选择在装配机床 上装配时,即 和 ,如果 ,约束(14)约束产品 在产品 之前加工,产品 的开始装配时间 不小于产品 的装配完成时间 ,约束(15)被松弛、恒成立;如果 ,约束(15)约束产品 在产品 之后加工,产品 的开始装配时间 不小于产品 的装配完成时间 ,约束(14)被松弛、恒成立;如果产品 和 不在同一装配机床 上加工,对偶约束(14)和(15)都被松弛、恒成立;
最大完工时间约束数学化,包括约束(16),(16)
其中,约束(16)表示最大完工时间约束,即最大完工时间不小于所有产品的装配完成时间。