|
采用兩層遞階的車(chē)間作業(yè)調(diào)度策略對(duì)作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度控制進(jìn)行集成，從兩個(gè)層次上求解作業(yè)的有效排產(chǎn)和可行控制并開(kāi)發(fā)系統(tǒng)原型，使得調(diào)度結(jié)果能更加符合車(chē)間的實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)。 1. 基于兩層遞階的集成化車(chē)間作業(yè)調(diào)度 調(diào)度系統(tǒng)以車(chē)間作業(yè)計(jì)劃來(lái)驅(qū)動(dòng)，是作業(yè)計(jì)劃的執(zhí)行者，整個(gè)過(guò)程是一個(gè)閉環(huán)、動(dòng)態(tài)集成的管理過(guò)程，其結(jié)構(gòu)框架，如圖1 所示。 
一方面，在生產(chǎn)計(jì)劃的粒度細(xì)化到工序后，車(chē)間作業(yè)計(jì)劃為調(diào)度控制提供車(chē)間作業(yè)計(jì)劃參數(shù)表包括訂單交貨期、由訂單信息生成的工藝路徑、設(shè)備分配需求等基礎(chǔ)內(nèi)容，調(diào)度人員通過(guò)作業(yè)排序?qū)拥南鄳?yīng)模塊，將作業(yè)任務(wù)進(jìn)行合理排產(chǎn)生成調(diào)度表，最終下發(fā)工單，執(zhí)行加工；另一方面，面向加工層的作業(yè)控制層按照系統(tǒng)生成的作業(yè)順序和開(kāi)工時(shí)間，將作業(yè)列表安排到具體的加工設(shè)備上加工，同時(shí)監(jiān)控計(jì)劃執(zhí)行情況，不斷更新工序臺(tái)帳、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，并向其它相關(guān)部門(mén)反饋生產(chǎn)信息，為計(jì)劃調(diào)整提供依據(jù)。若執(zhí)行中未出現(xiàn)非預(yù)期事件，則在原調(diào)度方案基礎(chǔ)上進(jìn)行局部調(diào)整計(jì)劃，否則，按照車(chē)間生產(chǎn)實(shí)際狀況重新生成作業(yè)計(jì)劃。 從系統(tǒng)角度出發(fā)，兩層應(yīng)利用規(guī)范化方法，抽取和規(guī)劃企業(yè)中相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)資源[2]，建立調(diào)度系統(tǒng)的信息模型，在一個(gè)統(tǒng)一的信息平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行基礎(chǔ)上完成兩者的信息集成、功能集成，使得整個(gè)車(chē)間的計(jì)劃—執(zhí)行—控制過(guò)程具有更高的柔性和適應(yīng)性。 2. 作業(yè)排序?qū)拥恼{(diào)度求解 目前，國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家學(xué)者都對(duì)車(chē)間生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，多數(shù)調(diào)度算法都不同程度地存在著這樣或那樣的優(yōu)缺點(diǎn)[3]，本文選擇原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、計(jì)算量小的優(yōu)先調(diào)度規(guī)則進(jìn)行逆序排產(chǎn)，結(jié)合兩層調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)“靜態(tài)優(yōu)化+動(dòng)態(tài)管理”的協(xié)同模式解決調(diào)度問(wèn)題。 2.1 排序算法的設(shè)計(jì)思想 在本文中為了便于作業(yè)排序的計(jì)算，作出了一些基本約束[4]，并在保證工件按時(shí)交貨的前提下，以所有工件在系統(tǒng)中的完工時(shí)間最短為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用簡(jiǎn)單的優(yōu)先規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，意在得到一個(gè)滿意可行的作業(yè)排序方案。其主要步驟如下： 步驟一：選取待排序的所有工件，計(jì)算每個(gè)工件的交貨期松弛量，確定工件優(yōu)先值，對(duì)必定會(huì)超期的工件做相應(yīng)處理。 步驟二：根據(jù)工藝路線把工件進(jìn)行工序展開(kāi)，計(jì)算每個(gè)工件各工序的加工時(shí)間，最遲完工時(shí)間，存儲(chǔ)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中。 步驟三：按照優(yōu)先調(diào)度規(guī)則逆序排列工件的順序：將所有工件的最后一道工序放入虛擬作業(yè)集合中，取最遲完工時(shí)間晚的工序優(yōu)先安排；在完工時(shí)間相同的情況下，工件優(yōu)先值大的工序優(yōu)先安排；在兩者都相同的情況下，加工時(shí)間長(zhǎng)的工序優(yōu)先安排，如存在多個(gè)工序，則任選其一；將選出的工序從虛擬作業(yè)集合中刪除，并將該工序的前一道工序放入此集合中，進(jìn)行新一輪的篩選， 直至完成所有工序的篩選； 最終選出的工序按照逆序構(gòu)成工序順序列表。 步驟四：按照工藝約束和工作日歷約束，生成調(diào)度表，安排生產(chǎn)。 2.2 由交貨期松弛量確定工件優(yōu)先值 工件優(yōu)先值是描述車(chē)間作業(yè)緊迫程度的一項(xiàng)重要參數(shù)，它的確定是作業(yè)排序時(shí)首先考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。本文選擇剩余松弛時(shí)間來(lái)描述工件的相對(duì)緊迫程度，從而確定工件的優(yōu)先級(jí)別，同一工件的所有工序具有相同的優(yōu)先值，其公式為： 
在當(dāng)前時(shí)間距離交貨時(shí)間的時(shí)間段里包括了車(chē)間的非工作時(shí)間如休息日，非一天能完成的工序就占用了這些時(shí)間，但實(shí)際上并沒(méi)有進(jìn)行真正的加工即工時(shí)并沒(méi)有增加，我們將這種時(shí)間段里的非工作時(shí)間稱為加工虛時(shí)增量，在計(jì)算時(shí)應(yīng)該扣除出去。 引入τi 的概念，可以解決在實(shí)際生產(chǎn)中由于某些原因出現(xiàn)工件（如超期工件）的最終完工時(shí)間超過(guò)交貨期，車(chē)間可以在τi范圍內(nèi)安排加班時(shí)間，發(fā)揮設(shè)備的潛在產(chǎn)能，以滿足交貨期，因此具有較強(qiáng)的實(shí)際意義. 在計(jì)算完當(dāng)前工件的剩余松弛時(shí)間，就可以按方法確定工件的優(yōu)先值，如圖2 所示。 
當(dāng)STi<0 時(shí)，表示工件i 將推遲完成。顯然這類(lèi)工件若排在最后加工，將可能出現(xiàn)延期交貨，我們稱這類(lèi)工件為超期工件；當(dāng)STi=0 時(shí)，表示工件i 可能準(zhǔn)時(shí)完成，對(duì)于這類(lèi)工件我們稱為常規(guī)工件；當(dāng)STi>0 時(shí)，表示工件i 可能提前完成，對(duì)于這類(lèi)工件我們稱為提前工件。公式中ε（0≤ε＜1）為調(diào)節(jié)因子，由調(diào)度員根據(jù)實(shí)際情況對(duì)優(yōu)先值做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 3. 作業(yè)控制層的關(guān)鍵機(jī)制 從控制理論的角度來(lái)看，作業(yè)控制層的職能為負(fù)反饋控制，與作業(yè)排產(chǎn)層共同構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)調(diào)度控制系統(tǒng)。其主要監(jiān)控加工設(shè)備的負(fù)荷、工件進(jìn)度、工時(shí)統(tǒng)計(jì)和異常情況等內(nèi)容，以工單下發(fā)—執(zhí)行—返回為主線追蹤作業(yè)執(zhí)行情況，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)予以反饋相關(guān)報(bào)表、趨勢(shì)圖、甘特圖等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息。該層中要實(shí)現(xiàn)與作業(yè)計(jì)劃的有效集成主要依賴于下列幾種關(guān)鍵機(jī)制，便于車(chē)間調(diào)度人員與系統(tǒng)交互以修正原有的調(diào)度方案。 3.1 信息共享和跟蹤機(jī)制———遞歸編碼 作業(yè)控制層首先需要建立信息共享和跟蹤機(jī)制以獲得與加工信息相關(guān)的信息，本文采用遞歸編碼[5]的思想實(shí)現(xiàn)面向用戶的實(shí)時(shí)計(jì)劃修正。以加工工單號(hào)為例，用工件號(hào)與生成工單的時(shí)刻及工序號(hào)來(lái)唯一性地標(biāo)識(shí)一項(xiàng)加工任務(wù)，用字符串形式表示其遞歸格式如下：  3.2 重調(diào)度機(jī)制 從系統(tǒng)實(shí)用性、可行性考慮，盡量基于原調(diào)度方案進(jìn)行修正，必要時(shí)進(jìn)行重調(diào)度。當(dāng)受到非預(yù)期事件干擾時(shí)，則按照偏差值評(píng)價(jià)策略進(jìn)行滾動(dòng)重調(diào)度。 系統(tǒng)取工單計(jì)劃執(zhí)行率為評(píng)價(jià)對(duì)象，將實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，為調(diào)度員確定是否對(duì)車(chē)間作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行滾動(dòng)提供依據(jù)，其公式為： 
3.3 超期處理機(jī)制 若系統(tǒng)判斷出工件的超期，可進(jìn)行如下處理： 在加工虛時(shí)增量τi 的時(shí)間段中安排加班或者轉(zhuǎn)移部分加工作業(yè)以加快生產(chǎn)進(jìn)度，如果該工件仍然無(wú)法在需求日期內(nèi)完工，應(yīng)該調(diào)整車(chē)間作業(yè)計(jì)劃，考慮外協(xié)加工甚至取消該工件的加工任務(wù)。 4. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 根據(jù)實(shí)際車(chē)間的作業(yè)計(jì)劃情況，結(jié)合本文兩層次的調(diào)度模式，系統(tǒng)采用VC#.NET 進(jìn)行前臺(tái)程序編譯，以O(shè)racle 9i 為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，并開(kāi)發(fā)車(chē)間作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)原型。其界面，如圖3 所示。   5. 結(jié)論 針對(duì)單件小批的生產(chǎn)方式，提出了兩層次的調(diào)度集成化策略，采用規(guī)則調(diào)度排產(chǎn)、實(shí)時(shí)控制等技術(shù)開(kāi)發(fā)了車(chē)間作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)原型，該系統(tǒng)原型的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)在一定程度上滿足生產(chǎn)過(guò)程的集成化要求，對(duì)實(shí)現(xiàn)車(chē)間層生產(chǎn)管理的實(shí)時(shí)調(diào)度性具有一定的實(shí)用價(jià)值，但對(duì)于進(jìn)一步完善車(chē)間層生產(chǎn)管理功能，擴(kuò)大信息集成范圍還有待于更深入的研究。 參考文獻(xiàn) 1 Kenneth N. McKay，Vincent C.S. Wiers. Planning，scheduling and dispatching tasks in production contro［l J］.CognTechWork，2003（5）：82~93 2 馬正元，陳春寶，王日清. 制造企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度與控制集成策略研究［J］.機(jī)械，2003（30）：153~155 3 范路橋，常會(huì)友，朱旭東. 作業(yè)調(diào)度問(wèn)題研究［J］. 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2004（187）：21~25 4 余建國(guó). Job-Shop 調(diào)度優(yōu)化方法及其應(yīng)用研究［D］. 西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（3） 5 王巖. 通用的可重構(gòu)Holonic 生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)研究［D］. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（2） |
|
版權(quán)所有 民眾工作室.制作 |
