欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2023115675371
申请人: 聊城大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2026-04-22
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征在于,包括以下步骤,a.分析FJSP‑PM调度问题特性,确定调度目标和约束条件;

b.基于建模思想定义参数和决策变量,将FJSP‑PM调度目标和约束条件数学化,构建MILP模型,所述的建模思想为机床位置建模思想或加工批次建模思想;

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,包括工序的机床选择、工序排序、维修安排。

2.根据权利要求1所述的一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征还在于,FJSP‑PM调度问题特性包括,给定数量的加工工件,在给定数量的机床上进行加工,每个工件包含多道工序,某工件的某道工序在多个机床中选其一进行加工,机床持续工作一段时间后必须进行维修,维修期间内不能加工工件。

3.根据权利要求2所述的一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征还在于,FJSP‑PM调度目标是解决工序机床选择问题、工序排序问题、维修安排问题,即为每道工序分配机床,确定工序在机床的加工次序以及安排机床维修操作,从而得到整个生产过程的最大完工时间最小化的最优调度方案。

4.根据权利要求3所述的一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征还在于,FJSP‑PM满足以下约束条件,初始状态约束,所有加工阶段机床在0时刻可用,所有工件0时刻可加工;

工件加工约束,任一工件的任一工序只能选择在一台机床上加工,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;

机床加工约束,每台机床在同一时刻最多只能加工一道工序;

机床维修约束,机床可连续加工的累积加工时间不能超过设置的门槛值,维护期间内不允许工件加工;

最大完工时间约束,最大完工时间不小于所有工件加工完成时间的最大值。

5.根据权利要求1所述的一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征还在于,基于机床位置建模思想、基于加工批次建模思想构建的MILP模型的参数定义相同,包括,,工件序号

,工件总数

,工件集合,

,工序索引

,工件 的工序数

,工件 的工序集合, ,

,工件 的第 道工序,

,机床索引

,机床总数

,所有机床集合, ,

,0‑1常量,当 时,表示工序 在机床 上加工,否则 ,,工序 的可选机床集合,即所有 等于1的机床集合,机床位置索引

,机床 的位置总数

,机床 的位置集合,

,机床批次索引

,机床 的批次总数

,机床 的批次集合,

,机床进行维修所需要的时间

,机床累计加工时间门槛值

,工序 在机床 上进行加工所需要的时间,一个极大的正整数。

6.根据权利要求5所述的一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征还在于,基于机床位置建模思想构建的MILP模型的决策变量定义包括,,0‑1决策变量,如果工序 选择在机床 上加工, ;否则, ;

,0‑1决策变量,如果工序 在机床 的第 个位置加工时, ;否则;

,0‑1决策变量,如果机床 的第 个位置后安排PM,  ;否则, ;

,连续决策变量,表示机床 的第 个位置的累计加工时间;

,连续决策变量,表示工序 的开始时间;

,连续决策变量,表示机床 第 个位置的开始时间;

,连续决策变量,表示最大完工时间。

7.根据权利要求5所述的一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征还在于,基于加工批次建模思想构建的MILP模型的决策变量定义包括,,0‑1决策变量,如果工序 在机床 的第 个批次加工时, ;否则;

,0‑1决策变量,如果工序 在工序 前加工, ,否则 ;

,连续决策变量,表示工序 的开始时间;

,连续决策变量,表示机床 第 个批次的开始时间;

,连续决策变量,表示最大完工时间。

8.根据权利要求6所述的一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征还在于,基于机床位置建模思想构建的MILP模型的初始状态约束数学化,包括约束(14)、约束(15),  (14)

(15)

其中,约束(14)界定了工序开始加工开始时间的非负性;约束(15)界定了机床位置开始时间的非负性;

基于机床位置建模思想构建的MILP模型的工件加工约束数学化,包括约束(8)、约束(11),(8)

(11)

其中,约束(8)限定了同一个工件的不同工序之间的先后关系,即工件 的第 道工序 要在第 道工序 后进行加工;约束(11)限制了每个工序仅能选择一个机床位置进行加工;

基于机床位置建模思想构建的MILP模型的机床加工约束数学化,包括约束(6)、约束(12)、约束(13),(6)

(12)

(13)

其中,约束(6)限定了下一个位置的开始时间不小于上一个位置的完工时间;约束(12)限制了每个机床位置 最多只能加工一个工序;约束(13)约束了待加工工序优先选择机床的前面位置加工;

基于机床位置建模思想构建的MILP模型的机床维修约束数学化,包括约束(1)‑约束(5)、约束(9)、约束(10),(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(9)

(10)

其中,约束(1)限定了每台机床最后一个位置不安排维修;约束(2)表示每台机床第一个位置的累计加工时间;约束(3)和(4)界定了每台机床各个位置的累计加工时间和维修时间之间的约束,具体来说,当 时,即机床 位置 后不进行维修,此时约束(4)约束机床 的 位置的累计加工时间等于机床 的 之前位置的加工时间和;当时,即机床 位置 后进行维修操作,此时约束(3)约束机床 的 位置的累计加工时间等于该位置的加工时间;约束(5)限定了每个机床的累计加工时间应该不大于设定的维修门槛值UT;约束(9)‑(10)表示机床位置时间与工序开始加工时间之间的关系约束;特别的,当 时表示工序 在机床 的第 个位置加工,此时约束(9)‑(10)共同限定了工序 的开始时间 等于 ,当 ,约束(9)‑(10)被松弛且恒成立;

基于机床位置建模思想构建的MILP模型的最大完工时间约束数学化,包括约束(7),(7)其中,约束(7)表示最大完工时间应不小于机床所加工最后一个工件的完工时间。

9.根据权利要求7所述的一种考虑周期性维修的柔性作业车间调度问题的建模方法,其特征还在于,基于加工批次建模思想构建的MILP模型的初始状态约束数学化,包括约束(25)和约束(26),(25)

(26)

其中,约束(25)约束了批次开始时间的非负性;约束(26)界定了工序开始加工开始时间的非负性;

基于加工批次建模思想构建的MILP模型的工件加工约束数学化,包括约束(20)、约束(23),(20)

          (23)

其中,约束(20)表示同一工件的相邻工序先后加工顺序约束;约束(23)表示每个工序只能选择在一个机床的一个批次进行加工;

基于加工批次建模思想构建的MILP模型的机床加工约束数学化,包括约束(16)、约束(17)、约束(24),(16)

    (17)

(24)

其中,对偶约束(16)和(17)表示在同一机床同一批次内不同工序先后的加工顺序约束,特别的,当 和 分别选择在机床 的第 个批次中加工时,即 和;如果 ,约束(16)约束 在 之后加工,约束(17)被松弛、恒成立;

如果 ,约束(17)约束 在 之前加工,约束(16)被松弛、恒成立;当 和不在同一个机床的同一个批次进行加工时,对偶约束(16)和(17)被松弛、恒成立;约束(24)限制工序优先安排到机床的前边批次进行加工,特别的,如果约束(24)不等式左侧为

0,即机床 的批次 中没有工序,则约束(24)不等式右侧必须为0,即机床 的批次 中一定没有工序,如果约束(24)不等式左侧不为0,即机床 的批次 中有工序,则约束(24)不等式右侧为0或者不为0,即机床 的批次 中有或者没有工序;

基于加工批次建模思想构建的MILP模型的机床维修约束数学化,包括约束(18)、约束(21)、约束(22),(18)

(21)

(22)

其中,约束(18)表示任一机床的任一批次的加工时间不能超过维修门槛值;约束(21)与约束(22)表示机床批次开始时间与工序开始时间的关系约束,特别的,当 时,表示 在机床 的批次 加工,此时约束(21)约束该批次的开始时间不大于该工序开始时间;当 时,表示 在批次 加工,约束(22)约束机床 的批次 的开始时间要大于等于 在批次 的完工时间与维修时间之和;

基于加工批次建模思想构建的MILP模型的最大完工时间约束数学化,包括约束(19),(19)其中,约束(19)表示最大完工时间约束,即最大完工时间 不小于所有工件最后一道工序的完工时间。