專利名稱：一種基于擾動事件驅動的車間作業(yè)動態(tài)調度方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)車間作業(yè)動態(tài)調度的方法，屬于現(xiàn)代制造集成技術及自動化
領域中的制造執(zhí)行系統(tǒng)技術的范疇，特別涉及復雜動態(tài)環(huán)境下的車間作業(yè)動態(tài)調度機制。
背景技術：
目前隨著企業(yè)自動化程度的不斷提高，以及制造企業(yè)生產模式向多品種變批量方 式的轉變，因此為了提高生產效率、降低生產成本，就需要對生產作業(yè)車間的加工過程進行 全面的控制，也就是實現(xiàn)車間的動態(tài)調度。 所謂車間作業(yè)動態(tài)調度是指車間在按原作業(yè)調度方案執(zhí)行時，要不斷的接受作業(yè) 環(huán)境中新出現(xiàn)的各種擾動，如加工時間偏差、設備故障、急件插入、任務分批等。因此動態(tài)調 度需要根據生產作業(yè)環(huán)境中出現(xiàn)的這些信息，及時的對調度方案進行調整，保證作業(yè)調度 方案與生產現(xiàn)場一致基礎上的同步制造執(zhí)行。 當前企業(yè)普遍處于多品種變批量的生產環(huán)境下，車間調度面臨著新的問題多品 種變批量生產模式的執(zhí)行環(huán)境具有不確定性、不準確性和不完備性等特點，制造執(zhí)行中存 在來自生產計劃、周轉過程以及設備物料等多個方面的生產擾動。通過混線生產作業(yè)調度 算法生成的作業(yè)計劃不論如何優(yōu)化，也只是保證了計劃層次的合理性。在制造執(zhí)行過程的 中存在大量的諸如生產時間/順序變化、設備故障、生產準備和訂單變化等擾動因素，這些 生產擾動導致作業(yè)計劃不能真實反映實際的生產現(xiàn)場情況。如果對這些擾動事件置之不 理，則會出現(xiàn)作業(yè)計劃與生產制造執(zhí)行現(xiàn)場的脫節(jié)，從而使得作業(yè)計劃的指導意義大幅度 喪失。因此，必須對擾動事件做出響應，實現(xiàn)作業(yè)計劃方案的更新。 目前關于動態(tài)調度響應方式的研究主要是增量調度和重調度，但是這兩種方法又 存在著自身的缺陷。增量調度不能綜合考慮所有訂單的緊急程度進行安排，只是一種簡單 的追加調度，而重調度會引起作業(yè)計劃變化過大，甚至影響按照原作業(yè)計劃順序已經完成 的生產技術準備。 隨著對生產調度問題研究的深入，已經出現(xiàn)了很對針對車間生產的調度軟件。但 由于生產制造業(yè)中企業(yè)生產習慣的差異，以及生產過程中，加工工時不準等大量擾動信息 的存在，使得傳統(tǒng)軟件存在著以下不足 (1)調度算法過于理論化，不能很好的與車間生產實際相結合，并難于適應復雜的 車間生產環(huán)境。 (2)調度軟件不具備及時響應能力，對于車間加工過程中的擾動時間無法及時的 響應，使得理論的調度方案失去指導意義。 調度軟件的人機交互性差，對于已經自動產生的調度方案無法進行手動修改，不 能充分借鑒企業(yè)調度人員的生產經驗。使得調度方案不能適應企業(yè)生產文化，可用性差。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)車間作業(yè)動態(tài)調度的方法，實現(xiàn)響應和處理車間調度問題，滿足實時調度的需要。本方法結合實際的生產需求，在對擾動事件進行分析的基礎 上，建立一種擾動事件驅動的快速響應機制，使作業(yè)計劃能夠針對生產擾動進行快速的調 整，以適應新的要求與環(huán)境，保證盡量多的零件能夠按照要求的交貨期完成加工以及作業(yè) 計劃的穩(wěn)定性的前提下，實現(xiàn)作業(yè)計劃與現(xiàn)場的同步，與此同時支持對調度方案的手動調 整，提高方案的可用性。 為了實現(xiàn)這一目標，首先通過對動態(tài)調度進行驅動因素分析，將擾動事件來源分 為計劃任務、生產工藝、物料資源、生產執(zhí)行四個層次。根據對擾動事件的作業(yè)調度方案調 整目標和動態(tài)調度約束的數學模型分析的基礎上，提出了動態(tài)調度處理思路。提出了面向 各調度流程共性處理環(huán)節(jié)的分類模塊化技術。 通過對上述方法的應用便可形成一套切實可行的動態(tài)調度方法，能夠滿足作業(yè)計 劃與生產現(xiàn)場實際執(zhí)行情況一致的目標。
—種基于擾動事件驅動的車間作業(yè)動態(tài)調度方法，步驟如下 步驟1 :當車間發(fā)生生產擾動時，對該擾動事件所屬的擾動層次進行分析和判斷， 將該擾動事件計入擾動事件集合中，該集合包含擾動事件所屬層次，擾動事件發(fā)生時間和 擾動事件包含的具體信息；
所述擾動層次包括計劃任務層、生產工藝層、物料資源層和生產執(zhí)行層，其中屬 于計劃任務層的擾動事件形式包括但不限于生產任務追加、急件插入、任務撤銷、加工數量 修改、交貨期調整和生產任務分批；屬于生產工藝層的擾動事件形式包括但不限于工藝路 線修改和工藝追加；屬于物料資源層的擾動事件形式包括但不限于生產準備不足、設備故 障/維修和工作日制調整；屬于生產執(zhí)行層的擾動事件形式包括但不限于執(zhí)行時間偏差、 執(zhí)行數量偏差和超差品返工； 步驟2 :對擾動事件集合中的每個擾動事件，找出每個擾動事件直接影響的工序， 建立每個擾動事件的可調度工序集合，并將每個擾動事件包含的具體信息更新到相對應的 工序中； 步驟3 :根據擾動事件所屬的擾動層次，利用四種基本處理方式建立處理流程對 調度方案進行調整。 本發(fā)明技術方案步驟3所述四種基本處理方式為 工序移動在不改變加工設備和設備內加工隊列的前提下，前后移動調度工序的 計劃開始時間和計劃結束時間； 工序撤銷將生產計劃中某個零件沒有開始加工的工序從作業(yè)計劃內刪除；
工序追加將新添加的工序以追加的方式添加到設備加工隊列的尾部；
工序插入將新添加的工序以插入的方式添加到設備加工隊列中。
所述四種基本處理方式的流程如下
工序追加的流程如下 搜索加工設備上原有的空閑時間是否大于待追加工序的完成時間，若具有這樣的 空閑時間，則在不影響其他原有工序生產的情況下，將該工序直接插入到所述的空閑時間， 并將該工序從可調度工序集合中刪除；若不具有這樣的空閑時間，或插入到所述空閑時間 會影響其他原有工序生成，則將該工序加入到加工設備的作業(yè)隊列尾部；并將該工序從可 調度工序集合中刪除。
工序移動的流程如下 過程(1):將待移動的工序設為當前工序，同時找出由于該道工序的移動而受到 影響的工序，包括與該工序在同一加工設備上的后續(xù)工序、該工序的零件內后續(xù)工序，以及 與該工序的零件內后續(xù)工序在同一加工設備上的后續(xù)工序；
過程(2):重新計算當前工序的完成時間； 過程(3):根據過程(2)的結果調整當前工序的計劃開始時間和計劃完成時間；
過程(4):同時執(zhí)行如下兩個過程 過程4-l :如果當前工序的實際結束時間大于零件內的下一道工序的計劃開始時
間，此時執(zhí)行零件內工序后延，即將當前工序的計劃結束時間作為當前工序的零件內的下
一道工序的計劃開始時間，并計算所述下一道工序的計劃完成時間，以此更新調度方案中
當前工序的零件內的下一道工序的計劃開始時間和計劃完成時間；然后從可調度工序集合
中刪除當前工序，并將該工序的零件內下一道工序作為當前工序，找出因這個新的當前工
序調整而受到影響的工序集合，如果該集合不為空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5); 如果當前工序的實際結束時間小于零件內的下一道工序的計劃開始時間，此時執(zhí)
行零件內工序前移，即將當前工序的計劃結束時間作為當前工序的零件內下一道工序的計
劃開始時間，并計算所述下一道工序的計劃完成時間，以此更新調度方案中當前工序的零
件內下一道工序的計劃開始時間和計劃完成時間，然后從可調度工序集合中刪除當前工
序，并將該工序的零件內下一道工序作為當前工序，找出因這個新的當前工序調整而受到
影響的工序集合，如果該集合不為空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5); 過程4-2 :如果當前工序的實際結束時間大于同一加工設備的下一道工序的計劃
開始時間，此時執(zhí)行同一設備內工序后延，則將當前工序的計劃結束時間作為同一設備上
的下一道工序的計劃開始時間；計算所述下一道工序的計劃完成時間，并更新調度方案中
的所述下一道工序的計劃開始時間和計劃完成時間，從可調度工序集合中刪除當前工序，
并將該工序在同一設備上的下一道工序作為當前工序，找出這個新的當前工序的受影響工
序集合，如果不為空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5); 如果當前工序的實際結束時間小于同一加工設備的下一道工序的計劃開始時間，
則將當前工序的計劃結束時間作為同一加工設備的下一道工序的計劃開始時間，計算所述
下一道工序的計劃完成時間，并更新調度方案中的所述下一道工序的計劃開始時間和計劃
完成時間，從可調度工序集合中刪除當前工序，并將該工序的同一加工設備的下一道工序
作為當前工序，找出這個新的當前工序的受影響工序集合，如果不為空則轉至過程(2)，為
空則轉至規(guī)程(5); 過程(5):動態(tài)調整結束。 可見工序前移調度過程只與工序后延只在過程(4)上存在區(qū)別。
工序插入的流程如下 過程(1):從待插入工序的可選設備集合中為該道工序選擇加工設備，其中的可 選設備集合為可加工此道工序的所有設備的總和； 過程(2):根據預定的插入時間和所選加工設備上的加工隊列，計算該工序的可 插入時間TSC ; 過程(3):以過程(2)的可插入時間TSC作為插入位置，將待插入工序插入到過程
6(1)選定的設備的加工隊列中，使得該工序的計劃開始加工時間與插入位置的前一道工序 的計劃完成加工時間相同； 過程(4):利用工序移動處理對由于工序插入而受到影響的工序進行后延，并從 可調度工序集合中刪除被插入的工序；
工序撤銷的流程如下 過程(1):將待撤銷工序設定為當前工序； 過程(2):將當前工序從作業(yè)計劃中刪除，并將其從可調度工序集合中刪除；
過程(3):利用工序移動處理對與已刪除的當前工序在同一設備上的后續(xù)工序進 行前移； 過程(4):判斷已刪除的當前工序是否存在零件內后續(xù)工序，如果存在則將零件 內后續(xù)工序設定為當前工序，轉至過程(3);否則轉至過程(5);
過程(5):調整結束。
本發(fā)明動態(tài)調度處理的約束條件如下 首先應明確車間動態(tài)調度的目標，因為不同的生產擾動事件對作業(yè)計劃調整的目 標存在著差異 —部分首先要求保持原有作業(yè)計劃盡量少變動，即最大限度的保持原有作業(yè)計劃 的穩(wěn)定性和權威性，在此基礎上對生產作業(yè)計劃進行調整，除生產任務分批、超差品返工和 急件插入外的擾動事件調整都可以歸為這一類； 另一部分則要求為了盡早完成某些訂單的加工而可以改變原有的調度方案，這部 分擾動事件主要包括生產任務分批、超差品返工和急件插入，這一類擾動事件的處理中也 會考慮到盡量減少對原有調度計劃影響，只是將保持原有計劃穩(wěn)定性放到次要位置上，并 且這種處理過程是受調度人員主觀控制的。 然后，建立動態(tài)調度的約束數學模型，從而為本技術方案的整體調度思路的處理 提供基礎。調整過程中生產任務的所有工序都必須遵循工序間加工順序的如下約束(1)和 加工設備的約束(2):PBs,r,n > PBS—Lr,n, (1) pss,r,n,i中加工設備nin,t G CMS,r (2) 加工順序的約束(1)表明某一零件第二道工序的開始時間要晚于第一道工序的
開始時間，并且滿足加工設備的約束(2):例如工序鉗只能在加工類型為鉗的設備上生產。 其中PBs,nn :工序psSj在加工設備的mn, t上的計劃開始時間； ps^,n,i :零件的某一道工序，其下標r， s表示該工序為零件r內的第s道加工工
序，下標n G (1，2，…，N)表示該工序所在加工設備的設備標識，與加工設備列表M中的元
素發(fā)生關聯(lián)，下標l G (1，2，， Ln)是工序在加工設備n內的加工順序標識，k表示加工
設備n上加工的工序的數量。 M= (mLt，ni2,t, ，，!％" }:加工設備列表，列表中的元素mn,t表示某臺加工設備， 下標nG (1，2，…，N)是加工設備的唯一標識，t G (1，2，…，T)與加工類型列表TE中的 元素相關聯(lián)，表示設備所屬的加工類型； TE= {tei，te2，."，teT}:加工類型列表，其中的元素tet表示某種加工類型，如車，
銑，鉗等，下標tG (1，2，…，T)是加工類型的唯一標識；
CMs,r :零件r內的第s道加工工序的可選加工設備集合。 對于第二部分要求為了盡早完成某些訂單的加工而可以改變原有的調度方案，調
度的目標是保證盡量少的零件延期，因此動態(tài)調度后生產任務的所有工序應滿足式(3): 廣, 、^
mm
(3) 式(3)表示如果某一零件出現(xiàn)延期，則記延期狀態(tài)為l，如期完成則為O，則將一個 生產任務中所有零件的延期狀態(tài)都進行統(tǒng)計后將其相加，應保證所得結果盡量小，即盡量 減少零件延期的發(fā)生。
式(3)中延期狀態(tài)函數DL(pPr,k)表示零件卯r,k是否延期，延期狀態(tài)函數的計算
<formula>formula see original document page 8</formula>
務，下標k e
表示某個加工零件的規(guī)定加工時間；
表示某個加工零件，下標r G (1，2，…，R)是加工零件的唯一標識，下標 ，K)與任務列表PT中的元素發(fā)生關聯(lián)，表示該零件所屬的生產任務； ={ptp pt2， ， ptK}:表示加工任務列表，列表中的元素ptk表示某個加工任 (1，2，…，K)是加工任務的唯一標識； PESj,n :加工設備的mn,t上的計劃結束時間。 對于第一部分要求保持原有作業(yè)計劃盡量少變動，調度目標是盡j 計劃不變，因此動態(tài)調度后生產任務的所有工序應滿足式(4):
t保持原有作業(yè)
<formula>formula see original document page 8</formula>(4) 式(4)表示如果修改某一道工序的開始時間或結束時間，該工序在方案中的位置 因此受到影響而必須調整，則記位置狀態(tài)為l，若該工序的位置不受到影響而不需調整則記 位置狀態(tài)為O，最后使在一個方案中所有工序的位置狀態(tài)的和最小，即表示對原有作業(yè)計劃
的調整最小。式(4)中位置狀態(tài)函數表示為》(C^):表示變量0是否因其參數w變化而變化， 如果變化貝l"(CO取值為l，否則取0。 對比現(xiàn)有技術，本發(fā)明技術方案有益效果在于提出了一種基于擾動事件驅動的動 態(tài)調度流程。將擾動事件來源歸納和劃分為四個層次，因此擾動事件可以直接歸入自動調 度，并建立擾動事件集合，接著按各自的對應流程處理。利用了分類模塊化思想，即將不同 的擾動處理流程歸結為對于工序移動、工序追加、工序插入和工序撤銷四個方法的綜合交 叉應用，從而大大簡化了擾動的處理流程，提高軟件實現(xiàn)的可能性。在應用于人機交互模式 下的動態(tài)調度方法的處理過程中，人機交互模式下手動調度則可以對生成的調度方案進行 修改和調整，即對于方案中工序序列的調整，重調度則為在由調度人員設定時間節(jié)點，在這 個節(jié)點后對整個調度方案進行重新排列，結合手動調度保證最終方案的實用性和可行性。


圖1為本發(fā)明的生產擾動事件分類圖； 圖2為本發(fā)明的生產擾動事件驅動的作業(yè)方案調整目標分析； 圖3為本發(fā)明的車間作業(yè)動態(tài)調度處理流程； 圖4為本發(fā)明的擾動事件分類模塊化組合表； 圖5為本發(fā)明的人機交互作業(yè)計劃調整流程； 圖6為本發(fā)明的任務計劃層擾動事件處理流程； 圖7為本發(fā)明的生產任務追加事件響應過程示意圖； 圖8為本發(fā)明的生產任務插入事件響應過程示意圖； 圖9為本發(fā)明的生產任務撤銷事件響應過程示意圖； 圖10為本發(fā)明的生產任務數量調整事件響應過程示意圖； 其中(a)生產任務追加；(b)急件插入；(C)生產任務撤銷；(d)加工數量修改；(e)
生產任務分批；(f)交貨期調整； 圖11為本發(fā)明的零件A的執(zhí)行階段劃分； 圖12為本發(fā)明的生產工藝層擾動事件處理流程； 其中(a)工藝追加；(b)工藝路線修改； 圖13為本發(fā)明的物料資源層擾動事件處理流程； 其中(a)生產準備不足；(b)設備故障/維護；(C)工作日歷/日志變化； 圖14為本發(fā)明的生產執(zhí)行層擾動事件處理流程； 其中(a)執(zhí)行時間偏差；(b)執(zhí)行數量偏差；(C)超差品返工； 圖15為本發(fā)明的加工序列變化事件響應過程示意圖； 圖16為本發(fā)明的重調度處理過程示意圖。
具體實施例方式
以下結合技術方案和

本發(fā)明的具體實施方式
。 一種應用實施例的流程如 附圖3所示。本實施例基于車間現(xiàn)有擾動事件的分析，建立以事件驅動的快速響應機制，通 過擾動事件驅動的動態(tài)調度，保證了調度方案對于生產現(xiàn)場的指導性，利用四種基本處理 方法工序移動、工序撤銷、工序追加和工序插入的不同組合，來應對來自計劃任務層、生產 工藝層、物料資源層和生產執(zhí)行層的大量且不同擾動事件，實現(xiàn)了模塊化的處理，同時，本 實施例中借助人機交互機制對已有方案進行手動修改，充分利用調度人員經驗，對完成方 案進一步優(yōu)化，使得優(yōu)化后的方案更加符合車間生產習慣，提高調度方案的可用性。
該實施例下本發(fā)明的技術方案可用于如下兩種模式
1.擾動事件驅動的自動模式下的動態(tài)調度技術 首先讀取擾動事件信息，其中由于擾動的介入，必然會產生一個受影響工序集合， 因此從所有零件中找出擾動事件對應工序，從而建立擾動事件可調度工序集合，處理操作 只針對集合中的工序及通過受影響的工序。接著從集合中選出一個工序，并判斷其所屬擾 動事件類型，其選擇順序可以提前設定。針對不同的擾動事件類型，分別按其流程進行處 理生產任務追加、插入、撤銷、分批，以及工藝追加與修改、生產準備不足、設備故障和工 作日歷/日制變化，生產任務數量修改、執(zhí)行時間偏差、執(zhí)行數量偏差和超差返工等擾動事
9件，直接調用對應的處理流程；對于交貨期調整則需要判斷發(fā)生調整的零件是否能在調整 后的交貨期內完成加工，如能完成則不必調整，否則啟動交貨期調整處理流程。而在各個擾 動事件的處理流程中，根據分類模塊思想，都是對于四種基本處理方式的應用，并且滿足約 束條件。 2.人機交互模式下的動態(tài)調度技術 人機交互模式下的動態(tài)調度過程是一個從人機交互界面讀取數據和計算機輔助 計算交互進行的過程，如附圖5所示。人機交互模式下的作業(yè)計劃調整是在手工調度的基 礎上，提出了智能判斷和作業(yè)計劃智能優(yōu)化的需求，同時為調度塊的移動提供了輔助工具。 約束傳播不僅僅是工序間加工約束的級聯(lián)傳播，同時還包括了在不影響加工順序的基礎上 將調度工序塊自動前移。在調度調整的開始階段，操作者通過人機交互界面輸入需要調整 的工序，即待調度工序；計算機為待調度工序計算調度約束，這些約束包括待調度工序的 可使用設備、工序的最早可開始時間和交貨期等，通過人機交互界面將約束的計算結果通 過人機交互界面顯示給操作者；操作者根據人機交互界面的約束信息對待調整工序進行調 整；調整信息傳入到系統(tǒng)中后，計算機輔助判斷調整是否符合約束條件，如果調整后的作業(yè) 計劃違反調度約束則放棄該調整，如果符合調度約束，則在計算機通過受影響工序搜索算 法生成受影響工序集合，利用工序移動算法對受影響的工序按照調度約束進行持續(xù)的傳播 式調整。 從生產實踐中總結得到，人機交互模式下的動態(tài)調度主要分為設備內加工順序修 改、更換加工設備和重調度三種操作。加工順序修改和更換加工設備雖然在操作上不相同， 但在處理流程上都表現(xiàn)為工序序列調整，即將調度工序從設備加工隊列刪除后再做插入處 理；但兩者也有不同之處加工順序修改是將調度工藝插入到原加工設備的加工隊列中， 而更換加工設備操作則是將調度工序插入到其它可用加工設備的加工隊列中。重調度則是 將指定時間之后的所有調度工藝在無視原作業(yè)方案的前提下進行重新調度。結合四種基本 處理方式便可完成工序序列調整和重調度流程。 下面首先介紹本發(fā)明技術方案所用到的動態(tài)調度的驅動因素分析思想 本發(fā)明是一種基于擾動事件驅動的快速響應機制，因此首先要對于生產過程中的
擾動信息進行分類和歸納。在現(xiàn)存的生產環(huán)境下，生產擾動的種類和來源都較為復雜，根
據擾動因素的發(fā)起類別，可以將生產擾動來源分為4個層次，分別為計劃任務層、生產工藝
層、物料資源層和生產執(zhí)行層。其中，復雜生產環(huán)境下屬于生產任務層的生產擾動具有動
態(tài)、多變的特點，由于生產訂單的快速變化帶來的生產任務的不可預測的動態(tài)調整，包括生
產任務的追加與急件插入、生產任務撤銷、加工數量更改、交貨期變化等。在生產工藝層的
擾動也存在例如工藝路線修改和工序追加等擾動形式。而物料資源層擾動則主要存在生產
準備不足、設備故障和工作日歷修改等車間作業(yè)中常見的生產擾動。最后在生產執(zhí)行層擾
動則存在制造執(zhí)行時間偏差、制造執(zhí)行數量偏差、超差品返工等。其分類如附圖l所示。 各種生產擾動事件對作業(yè)計劃的調整目標的影響分析如附圖2所示。 可見不同生產擾動事件對作業(yè)計劃影響及其調整目標的差異，此時如果針對每一
個生產擾動事件都采取專用的處理過程，無疑將大大增加技術問題解決的復雜性，由此本
技術方案中提出了分類模塊化思想。該思想通過對來自各層次的生產擾動事件處理流程
的分析，體現(xiàn)在本技術方案對各種擾動層次的生產擾動事件處理流程包括四種基本處理方式 工序移動在不改變加工設備和設備內加工隊列的前提下，前后移動調度工序的 計劃開始時間和計劃結束時間； 工序撤銷將生產計劃中某個零件沒有開始加工的工序從作業(yè)計劃內刪除； 工序追加將新添加的工序以追加的方式添加到設備加工隊列的尾部； 工序插入將新添加的工序以插入的方式添加到設備加工隊列中。 根據分類模塊化思想，整個車間調度不同擾動的調度流程都是基于上述四種處理
方式完成的，生產擾動事件與上述四種基本處理方式之間的關系如圖4所示。不同的擾動
只需找出可調度工序集合?？梢娒總€生產擾動事件都可以通過使用預先定義的工序撤銷、
工序插入、工序追加和工序移動四類基本處理方式中的一個或多個來實現(xiàn)作業(yè)計劃調整，
可以有效的降低擾動事件的處理難度，提高代碼重用度和設計重用度。擾動事件分類模塊
化組合技術為今后系統(tǒng)新添擾動事件的響應打下良好基礎。因此首先對這四種方式的處理
流程進行介紹，在擾動事件的執(zhí)行中則只對其進行調用，其中可調度工序集合是指直接由
擾動事件引起的加工信息需要改動的工序的總和。 用pss, n n,工表示零件的某一道工序，其下標r， s表示該工序為零件r內的第s道 加工工序，下標nG (1，2，…，N)表示該工序所在加工設備的設備標識，與加工設備列表M 中的元素發(fā)生關聯(lián)，下標l G (1，2，…，Ln)是工序在加工設備n內的加工順序標識，k表 示加工設備n上加工的工序的數量。
四種基本處理方式的流程如下
工序追加 搜索加工設備上原有的空閑時間是否大于待追加工序的完成時間，若具有這樣的 空閑時間，則在不影響其他原有工序生產的情況下，將該工序直接插入到所述的空閑時間， 并將該工序從可調度工序集合中刪除； 若不具有這樣的空閑時間，或插入到所述空閑時間會影響其他原有工序生成，則
將該工序加入到加工設備的作業(yè)隊列尾部；并將該工序從可調度工序集合中刪除。 具體例子如附圖6所示，要將顏色較深的工序4-1追加到設備上生產，可根據工廠
實際情況將其插入到設備2的空閑時間生產，也可直接追加到某一設備加工隊列的尾部。 工序移動 工序移動分為工序后延和工序前移兩類。工序移動的核心是將發(fā)生前移或推遲的 工序及其相關工序的計劃開始時間和計劃完成時間進行調整，而不改變設備內和零件內工 序的加工順序。 工序移動的調度過程如下 過程(1):將待移動的工序pSw,w設為當前工序，例如圖7. 1中的1-1 ;同時找出
由于該道工序的修改而受到影響的工序，包括與工序PSS, r, n, i在同一加工設備上的后續(xù)工
序、工序PS^W的零件內后續(xù)工序，以及與工序PS^^的零件內后續(xù)工序在同一加工設
備上的后續(xù)工序，見圖7中顏色較深的工序塊，工序2-2和3-2是與工序1-1在同一加工設 備上的后續(xù)工序，工序1-2和1-3是工序1-1的零件內后續(xù)工序，工序2-3是與工序1-2的 在同一加工設備上的后續(xù)工序，也是受影響工序；
過程(2):重新計算當前工序的完成時間；
11
過程(3):根據過程(2)的結果調整當前工序的計劃開始時間和計劃完成時間，例 如圖7. 2中調整后的1-1的完成時間后延，與原2-2和1-2時間上相交疊；
過程(4):本步驟為并行處理部分，同時執(zhí)行如下兩個過程 過程4-l :如果EEw,n,fPBw,r,n, ,r > 0即當前工序P Ss, r, n, x的實際結束時間大于 零件內的下一道工序PS^,r,n, 的計劃開始時間，此時執(zhí)行零件內工序后延，即將當前工 序PS^w的計劃結束時間作為當前工序的下一道工序PS^,r,n, J的計劃開始時間，并且 由于零件內的相鄰兩道工序不在同一設備上加工，因此PS^,r,n, 中的下標n和l都加撇， 以表明兩道工序的加工設備不同。計算pS^,r,n, ,r的計劃完成時間，并以此更新調度方案
中的工序ps^,r^ ^的計劃開始時間和計劃完成時間，如圖7. 3中1-2的計劃開始時間和 計劃完成時間均推遲；然后從可調度工序集合中刪除當前工序pss, n n, y并將該工序的零件
內下一道工序PS^,r,n, ,r作為當前工序，找出因當前工序調整而受到影響的工序集合，如
果該集合不為空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5)，其中EE^,^代表工序pSw在加工 設備mn,t上的實際結束時間，PB^,w代表工序psSj在加工設備的mn,t上的計劃開始時間；
如果EEw,n,fPBw,w ,r < 0即當前工序ps^,w的實際結束時間小于零件內的
下一道工序PS^,r,n, ,r的計劃開始時間，此時執(zhí)行零件內工序前移，即將當前工序PSs,r,n, i的計劃結束時間作為當前工序的零件內下一道工序PS^,r,n, ,r的計劃開始時間，并計算
PSs+1,nn, a,的計劃完成時間，并以此更新調度方案中的工序ps^,M, ,r的計劃開始時間和 計劃完成時間，從可調度工序集合中刪除當前工序PSS, n n, 15并將該工序的零件內下一道工
序pS^,r^ ,r作為當前工序，找出因當前工序調整而受到影響的工序集合，如果該集合不 為空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5); 過程4-2 :如果EE^,n,fPBs, , — ,n,1+1 > 0，即當前工序ps^^的實際結束時間大
于同一加工設備的下一道工序PS^ ,r, ,n,1+1的計劃開始時間，此時執(zhí)行同一設備內工序后 延，則將當前工序PSw,w的計劃結束時間作為同一設備上的下一道工序PS^ ,r, ,n,1+1的計 劃開始時間，其中PSs, ,r, ,n,w代表與當前工序在同一設備上且在該設備上的加工順序位于
當前工序之后的工序，同時此道工序與當前工序不屬于同一零件，因此下表s和r都要加撇
以示區(qū)別，而小標1 + 1則表明加工順序位于當前工序之后；計算當前工序在同一設備上的 下一道工序PSy ,r, ,n,1+1的計劃完成時間，并更新調度方案中的工序PSy ,r, ,n,1+1的計劃開 始時間和計劃完成時間，從可調度工序集合中刪除當前工序PSS, r, n, y并將該工序在同一設 備上的下一道工序PS^ ,r, ,n,w作為當前工序，找出當前工序的受影響工序集合，如果不為
空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5)，如圖7.3中2-2的計劃開始時間和計劃完成時間 均推遲； 如果EE^,n,fPBs, ,n,1+1 < 0即當前工序psw,w的實際結束時間小于同一加工
設備的下一道工序PS^ ,r, ,n,1+1的計劃開始時間，則將當前工序PSw,W的計劃結束時間作 為同一加工設備的下一道工序PSy ,r, ,n,1+1的計劃開始時間，計算PS^ ,r, ,n,1+1的計劃完成 時間，并更新調度方案中的工序PSy ,r, ,n,1+1的計劃開始時間和計劃完成時間，從可調度工 序集合中刪除當前工序PSs,r,^，并將該工序的同一加工設備的下一道工序PS^ ,r, , ,1+1作 為當前工序，找出當前工序的受影響工序集合，如果不為空則轉至過程(2)，為空則轉至規(guī) 程(5); 過程(5):動態(tài)調整結束，如圖7. 4中得到最后的方案。
可見工序前移調度過程只與工序后延只在過程(4)上存在區(qū)別。
工序插入 過程(1):從待插入工序ps^的可選設備集合中為該道工序選擇加工設備mn,t，如 圖8工序4-1的選擇設備1為此道工序加工設備，其中的可選設備集合為可加工此道工序 的所有設備的總和； 過程(2):根據插入時間TS和加工設備mn,t上的加工隊列，計算可插入時間TSC， 如圖8中所示選擇工序1-1的計劃加工完成時間為可插入時間TSC ; 過程(3):以過程(2)選定的可插入時間TSC作為插入位置，將工序ps^插入到 過程(1)選定的設備mn,t的加工隊列中，使得工序ps^的計劃開始加工時間與插入位置的 前一道工序的計劃完成加工時間相同；例如圖8將工序4-1插入到設備1的加工隊列2處， 計劃開始加工時間與工序1-1的計劃完成加工時間相同； 過程(4):利用工序移動處理方式對由于工序插入而受到影響的工序進行后延， 并從可調度工序集合中刪除被插入的工序，例如圖8中后延的調度工序包括工序3-2，3-3 和2-3 ; 工序撤銷 過程(1):將待撤銷工序ps^^設定為當前工序，如圖9中將工序2-2設為當前 工序； 過程(2):將當前工序從作業(yè)計劃中刪除，并將其從可調度工序集合中刪除，如圖 9中將工序2-2從作業(yè)計劃中刪除，并從可調度工序集合中刪除被插入的工序；
過程(3):利用工序移動處理方式對與已刪除的當前工序在同一設備上的后續(xù)工 序進行前移，如圖9中前移工序1-2， 1-3， 3-3 ; 過程(4):判斷已刪除的當前工序是否存在零件內后續(xù)工序psw,^, ,r ，如果存在 則將零件內后續(xù)工序ps^,r,n, ,r設定為當前工序，轉至過程(3);否則轉至過程(5)，如圖9 中首次循環(huán)時工序2-3為當前工序2-2的零件內后續(xù)工序，此處后續(xù)工序指當前工序所屬 零件的下一道工序；
過程(5):調整結束。 基于以上四種基本處理方式，提出一種實現(xiàn)車間作業(yè)動態(tài)調度的方法，自動模式 下的動態(tài)調度，包括如下步驟 步驟1 :當車間發(fā)生生產擾動時，對該擾動事件所屬的擾動層次進行分析和判斷， 將該擾動事件計入擾動事件集合中，該集合包含擾動事件所屬層次，擾動事件發(fā)生時間和 擾動事件包含的具體信息；如設備故障擾動的具體信息包含但不限于故障設備、維修預計 時間； 所述擾動層次包括計劃任務層、生產工藝層、物料資源層和生產執(zhí)行層，其中屬 于計劃任務層的擾動事件形式包括但不限于生產任務追加、急件插入、任務撤銷、加工數量 修改、交貨期調整和生產任務分批；屬于生產工藝層的擾動事件形式包括但不限于工藝路 線修改和工藝追加；屬于物料資源層的擾動事件形式包括但不限于生產準備不足、設備故 障/維修和工作日制調整；屬于生產執(zhí)行層的擾動事件形式包括但不限于執(zhí)行時間偏差、 執(zhí)行數量偏差和超差品返工； 步驟2 :對擾動事件集合中的每個擾動事件，找出每個擾動事件直接影響的工序，建立每個擾動事件的可調度工序集合，并將每個擾動事件包含的具體信息更新到相對應的 工序中，例如屬于物料資源層的設備故障擾動，則將在故障時間內的所有工序的加工信息 進行存儲； 步驟3 :根據擾動事件所屬的擾動層次，利用四種基本處理方式建立處理流程對 調度方案進行調整。所述四個擾動層次中針對不同擾動事件的步驟(3)的處理流程見附圖 10、12、13、14。圖中顏色較深的處理步驟是預先定義的四種基本處理方式，由此也可看出每 一種擾動事件的處理流程都應用了工序撤銷、工序插入、工序追加和工序移動四種預先定 義的基本處理方式中的一種或幾種。所述四個擾動層次中針對不同擾動事件的步驟(3)的 處理流程分別描述如下，
l計劃任務層
生產任務的追加 在激烈的市場競爭的環(huán)境下，企業(yè)在實際生產中常會遇到追加訂單的情況，因此 必須對調度方案進行調整。由于新添生產任務的加工工時相對于該任務的下達日期到交貨 期之間的時間段相對較短，一般情況下只要將其安排到已有生產計劃的尾部就可以在交貨 期之前完成加工，因此采用任務追加的方式進行動態(tài)調度以確保作業(yè)計劃與生產計劃在生 產訂單上的統(tǒng)一。對于生產任務的追加，本動態(tài)調度方法的步驟(3)處理流程如下
過程(1):利用篩選調度規(guī)則從可調度工序集合中選擇一個待調度工序，所述篩 選調度規(guī)則為調度人員在調度開始前建立的，包括但不限于按優(yōu)先級選取或采用隨機選取 規(guī)則； 過程(2):將待調度工序執(zhí)行工序追加處理； 過程(3):如果可調度工序集合中仍存在待調度工序則返回過程(l)，如果沒有可
調度工序，則進入過程(4); 過程(4):調整結束。 生產任務的追加流程圖見附圖10(a)。 由流程圖可以看出整個追加的調度流程的核心為四種基本處理方式中的工序追 加，因此只需在開始讀取追加的生產任務信息和作業(yè)計劃，并在作業(yè)計劃中找到相應的生 產任務，根據追加的生產任務信息對其進行更新。并建立可調度工序集合，然后按照工序追 加處理方式的流程進行調度方案的調整。
急件插入 由于試制或者緊急任務需要向生產計劃中增加新的加工任務，由于新添的加工任 務交貨期較近，生產任務十分緊急，要求接收到訂單后盡早安排開始生產和盡早完成生產， 需要插入到已有的作業(yè)調度方案中，設備上原有的未加工工序則向后順延。對于急件插入， 本動態(tài)調度方法的步驟(3)處理流程如下 過程(1):利用篩選調度規(guī)則從所述急件插入的生產任務的可調度工序集合中讀 取一個待調度工序psw和插入時間TS，如圖8中的工序4-1和時間TS ;
過程(2):根據插入時間TS對該工序執(zhí)行工序插入處理； 過程(3):如果可調度工序集合中仍存在待調度工序則返回過程(1)，如果沒有可 調度工序，則進入過程(4);
過程(4):調整結束。
具體流程見附圖10(b)。 由流程圖可以看出整個急件插入調度流程的核心為四種基本處理方式中的工序 插入，因此只需在開始讀取插入的生產任務信息和作業(yè)計劃，并在作業(yè)計劃中找到相應的 生產任務，根據插入的生產任務信息對其信息進行更新。并建立可調度工序集合，即可按照 工序插入處理方式的流程進行調度方案的調整。
任務撤銷 生產任務撤銷體現(xiàn)為暫時不要求執(zhí)行該任務，但該訂單的生產計劃已經下達到車 間生成作業(yè)計劃，從而要求在不改變加工順序的前提下從作業(yè)計劃中刪除該訂單所包含的 零件和工序的作業(yè)安排，并對作業(yè)計劃進行調整。對于任務撤銷，本動態(tài)調度方法的步驟 (3)處理流程如下 過程(1):利用篩選調度規(guī)則從所述任務撤銷的可調度工序集合中讀取一個待調 度工序pSw,u，如圖9中的設備3上的工序2-2為待撤銷工序；
過程(2):對該工序執(zhí)行工序撤銷處理； 過程(3):如果可調度集合中仍存在待調度工序則返回過程(l)，如果沒有可調度
工序，則進入過程(4); 過程(4):調整結束。
任務撤銷的具體流程見附圖10(C)。 由流程圖可以看出整個任務撤銷調度流程的核心為工序撤銷處理，因此只需在開 始讀取撤銷的生產任務信息和作業(yè)計劃，并在作業(yè)計劃中找到相應的生產任務，根據撤銷 的生產任務信息對其信息進行更新。并建立可調度工序集合，即可按照工序撤銷處理方式 的流程進行調度方案的調整。
加工數量修改 主要是由于生產計劃層生產任務的變更對已經下達到生產車間的生產任務中某 一個或者多個工序的訂單進行加工數量修改，使得被修改加工數量的工序的加工時間延長 或縮短，為滿足約束關系應對受影響工序進行工序前移或后延。因此需要在不改變作業(yè)計 劃中設備內工序加工順序的前提下，對相關的加工工序進行計劃開始加工時間和計劃完成 時間調整。加工數量修改的 過程(1):通過篩選調度規(guī)則從可調度工序集合中獲取待移動的工序；
過程(2):對該工序執(zhí)行工序移動處理； 過程(3):如果可調度集合中仍存在待調度工序則返回過程(l)，如果沒有可調度 工序，則進入過程(4); 過程(4):動態(tài)調整結束，如圖7. 4中得到最后的方案。
流程如圖10(d)中所示。 由流程圖可以看出整個加工數量修改調度流程的核心為工序移動處理，因此只需
在開始讀取加工數量修改的生產任務信息和作業(yè)計劃，并在作業(yè)計劃中找到相應的生產任
務，根據加工數量修改的生產任務信息對其信息進行更新，并建立可調度工序集合，并同時
重新計算可調度工序集合中工序的計劃開始和完成時間，接著便可按照工序移動處理方式
的流程進行調度方案的調整。 生產任務分批
在生產計劃下達后，要求一個訂單下部分數量的零件先于該訂單下其它零件交 貨，因此要求對生產任務進行分批。分批后兩個批次的零件作為兩個獨立的訂單進行生產， 兩個批次的交貨期不同，相互之間不存在生產約束，但兩個批次的數量、時間需要進行相應 的調整。 生產任務分批相當于對原批次生產任務進行加工數量的修改，即減少了生產數 量，其調整方式與上述加工數量修改的過程相同，而對于需要提前的生產的另一個批次，則 相當于生產任務插入過程，這兩個流程的核心分別為工序移動和插入兩個處理方式。其處 理流程為附圖10(e)。
交貨期修改 當生產任務已經下達到生產車間后，根據生產訂單變化的需求對生產任務中部分 訂單的交貨期進行修改。當交貨期提前時，比較作業(yè)計劃中對應所有零件中最晚的計劃加 工完成時間(^^(戶&w"和新的交貨期D^ '，如果r^c(i^^)^Z)iV則不需要對作業(yè)計 劃進行調整；如果^，0^^,n)〉DD/，則需要將屬于零件r'的調度工序以插入方式進行
重新調整。交貨期的修改實際為對需修改的生產任務以前述"任務撤銷"的流程處理后，再 對其進行"急件插入"處理，由此得到最后的調度方案，是對工序撤銷和插入處理方式的按 順序調用，其調整流程如圖10(f)所示。
2生產工藝層
工藝追加 企業(yè)在生產組織中普遍存在跨車間加工的現(xiàn)象，當工序發(fā)生外協(xié)時，主制車間很 難控制其加工進度，因此每次下達給車間的生產任務只包括當前連續(xù)在該車間生產的工 序，屬于非完整的片段工序集合，如圖ll所示。當零件完成外協(xié)加工轉入車間時，該零件的 工序不能作為一個新的任務添加，否則會造成生產計劃與作業(yè)計劃不統(tǒng)一，必須采取工序 追加的形式展開，如圖11中零件A的工序要分3次下達給主制車間，當第一次下達時是生 產任務正式下達，當第二和第三次下達時則屬于生產任務工序追加。工藝追加要求在保證 零件交貨期的前提下采用以工序追加方式對新添的調度工序生成作業(yè)計劃。其處理流程實 際上為生產任務追加中的一部分，即對可調度工序集合中的每個工序都采用工序追加處理 方式完成調度方案的調整。其處理流程如圖12(a)所示。
工藝路線修改 企業(yè)制造執(zhí)行過程中會存在一定數量的仍處于試制階段的零件，這些零件的工藝 十分不穩(wěn)定，隨時可能根據功能或者加工的需要對零件的工藝路線進行調整。發(fā)生工藝路 線調整后引起作業(yè)方案中工藝路線不正確，需要對作業(yè)計劃進行相應的修改。當發(fā)生工藝 路線調整時，需要在保證多數訂單按時交貨的前提下對工藝路線發(fā)生變更的零件的未加工 工序進行重調度。其處理過程與生產任務層中關于交貨期調整的過程相同，即先進行撤銷 后，在采用工序插入處理方式，只在更新數據時對于可調度工序集合中存儲的工序信息存 在區(qū)別，其調整流程如圖12(b)所示。
3物料資源層的生產擾動
生產準備不足 當生產任務已經生成作業(yè)計劃后，發(fā)現(xiàn)其中部分零件由于工裝、刀具或者圖紙不
16到位，數控加工代碼未編制完成、物料未準備完成等生產準備不完全不能開始加工，則需要 對作業(yè)計劃進行調整，從中刪除生產準備不足的生產工序。將生產準備不足的工序及其零 件內后續(xù)工序的調度狀態(tài)變?yōu)椴豢烧{度，將設備上原用于加工這些工序的加工時間恢復為 空白，并利用工序移動調整后續(xù)工序的作業(yè)計劃。其處理方式與生產任務撤銷相似，只在更 新數據時對于可調度集合中存儲的工序信息存在區(qū)別，處理流程如圖13(a)所示。
設備故障/維修 在生成作業(yè)計劃后，由于設備的故障/維修的原因造成設備上的可用加工時間發(fā) 生變化，因此必須在保證作業(yè)計劃盡量少變化的前提下，對作業(yè)計劃進行調整，以保證工序 的工時與在設備上占用的可用加工時間保持一致。其處理過程采用"交貨期修改"的方式， 即對于在故障設備上加工的工序進行移動，只在更新數據時對于可調度集合中存儲的工序 信息存在區(qū)別，其處理流程如圖13(b)所示。
工作日制調整 當作業(yè)方案生成后，由于零件超期或企業(yè)運行機制調整等原因，存在對設備的工 作日歷或者日制調整的需求，相當于調整了兩個時間點之間的設備可用工作時間，要求對 作業(yè)方案中的工序開工和完工時間節(jié)點按照新的工作模式進行調整。其處理方式與設備故 障處理相似，核心為工序移動處理方式，只在更新數據時對于可調度集合中存儲的工序信 息存在區(qū)別，其處理流程如圖13(c)所示。
4生產執(zhí)行層 在執(zhí)行層的擾動主要形式與生產任務修改中對于追加，插入和交貨期調整的過程 類似，只在更新數據時對于可調度集合中存儲的工序信息存在區(qū)別，其核心為對工序進行 移動方式處理。其處理流程如圖14所示。
制造執(zhí)行時間偏差 生產執(zhí)行過程中存在大量不可預知的原因，造成生產中實際開工/完工時間與作 業(yè)方案中的計劃開工/完工時間不一致，需要在保證作業(yè)計劃中工序的加工設備和加工順 序不變的基礎上，按照實際開工/完工時間對作業(yè)計劃進行調整。
制造執(zhí)行數量偏差 生產執(zhí)行過程中不可避免的會出現(xiàn)廢品現(xiàn)象，致使作業(yè)計劃中的計劃生產數量與 實際不一致，需要對作業(yè)計劃進行調整。在保證作業(yè)計劃中工序的加工設備和加工順序不 變的基礎上，按照合格數量重新計算工序的計劃開工/完工時間。
超差品返工 檢測過程中發(fā)現(xiàn)一些完成加工的零件雖然不符合要求，但是經過工藝判斷確定返 工加工后該零件仍然能夠使用。返工零件的加工也需要占用設備的可用加工時間，因此必 須對作業(yè)方案進行調整。返工零件應該盡早完成加工，以便與已經檢測合格的零件一起流 轉到下一個工序。 綜上所述，從自動調度的流程可以看出，各個調度過程在分類模塊化技術的指導
下，綜合利用了四種基本處理方式，完成了對于車間動態(tài)調度方案的自動制定。 其次介紹本發(fā)明技術方案用于人機交互模式下的動態(tài)調度技術，主要分為設備內
加工順序修改、更換加工設備和重調度三種操作。加工順序修改和更換加工設備雖然在操
作上不相同，但在處理流程上都表現(xiàn)為工序序列調整，即將調度工序從設備加工隊列刪除后再做插入處理；但兩者也有不同之處加工順序修改是將調度工藝插入到原加工設備的 加工隊列中，而更換加工設備操作則是將調度工序插入到其它可用加工設備的加工隊列 中。重調度則是將指定時間之后的所有調度工藝在無視原作業(yè)方案的前提下進行重新調 度。
1工序序列調整 以工序的前移/后延處理方式作為子方式，以降低處理過程的復雜性，具體調度 過程如圖15所示。將設備3上的調度塊2-2轉換到設備1上，隊列位置位于1-1和3-2之 間. 過程(1):由調度人員指定將要發(fā)生加工順序變化的待調整工序pss,r,nd，如圖 15. 1中作業(yè)計劃1中顏色較深的調度塊； 過程(2):對待調整工序psw,w進行工序撤銷處理即從其所在的設備的加工隊
列中刪除，將該工序標記為PSS, r，由于PSS, r, n,工中n和1代表了工序的加工設備，因此標記
改變代表工序pss,r沒有被安排到原加工設備上；如圖15. 2中工序2-2被刪除，以過程(2)
所刪除的工序的后一道工序作為更改后的工序PS^ ,r, ,n,y并找出由于刪除工序而受到影
響的工序，如圖15. 3中作業(yè)計劃2中顏色較深的調度塊；對受影響工序進行工序移動處理，
即進行工序前移，形成的作業(yè)計劃如圖15. 3 ; 過程(3):對待調整工序pSs,r進行工序插入處理即插入到調度員下達的指定設
備的指定位置，見圖15.4，將工序pSw標記為pSs,r,n, J ;找出由于工序PSS, t, n, , 1;的調整
而引起的受影響工序，如圖15. 5中顏色較深的調度塊；對受影響工序進行工序移動處理， 即進行工序后延，形成的作業(yè)計劃如圖15. 5中所示；
過程(4):完成調整。
2重調度 重調度是對特定時間點之后的所有作業(yè)工序進行完全的重排，與靜態(tài)調度不同， 參加調度的工序并不是全部的工序，而是特定時間點之后的部分零件加工工藝路線的片 段。為此必須建立一個可調度工序集合，而后針對可調度工序集進行重調度。因此，針對上 述要求，提出了基于片段工序集與啟發(fā)式規(guī)則相結合的面向特定時間點之后的重調度，其 過程如圖16所示。 過程(1):調度員下達重調度時間L，清空可調度工序集CS，如圖16. 1所示；
過程(2):對作業(yè)計劃中的各工序進行循環(huán)，如果工序p&r在加工設備的上的計
劃開始時間PBs,r,na > Tr，則將工序pSw,w從設備隊列中刪除，然后將刪除的工序PS^,n, i標記為PSS, r，并添加入CS，即將刪除的工序加入到可調度工序集中，其中PBS, r, n, i是工序 PS^在加工設備的上的計劃開始時間。如圖16.2所示； 過程(3):如果可調度工序集為空，則轉至過程(7)，否則轉至過程(4); 過程(4):從可調度工序集中根據預置的篩選調度規(guī)則選出一個待調度工序pss, 過程(5):利用預置的設備選擇規(guī)則為工序psw選定加工設備mn,t，所述設備選擇 規(guī)則應保證工序、設備與加工類型相對應(例如工序車只能在車床上加工)，同時加工設備 也可由調度人員指定； 過程(6):對工序ps^進行工序追加處理，追加到作業(yè)計劃中選定的加工設備mn,t上，工序PSs,r標記為PSw,w，并將該工序從可調度集合中刪除，并返回過程(3)。如圖16. 3
所示，分別將可調度工序安排到調度方案中； 過程(7):調度結束，最終方案如圖16. 5所示。 以上所述的具體描述，對發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說 明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范 圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明 的保護范圍之內。
權利要求
一種基于擾動事件驅動的車間作業(yè)動態(tài)調度方法，其特征在于步驟如下步驟1當車間發(fā)生生產擾動時，對該擾動事件所屬的擾動層次進行分析和判斷，將該擾動事件計入擾動事件集合中，該集合包含擾動事件所屬層次，擾動事件發(fā)生時間和擾動事件包含的具體信息；所述擾動層次包括計劃任務層、生產工藝層、物料資源層和生產執(zhí)行層；步驟2對擾動事件集合中的每個擾動事件，找出每個擾動事件直接影響的工序，建立每個擾動事件的可調度工序集合，并將每個擾動事件包含的具體信息更新到相對應的工序中；步驟3根據擾動事件所屬的擾動層次，根據分類模塊化思想，利用如下四種基本處理方式建立處理流程對調度方案進行調整；所述四種基本處理方式為工序追加、工序移動、工序插入和工序撤銷工序移動在不改變加工設備和設備內加工隊列的前提下，前后移動調度工序的計劃開始時間和計劃結束時間；工序撤銷將生產計劃中某個零件沒有開始加工的工序從作業(yè)計劃內刪除；工序追加將新添加的工序以追加的方式添加到設備加工隊列的尾部；工序插入將新添加的工序以插入的方式添加到設備加工隊列中。
步驟1 :當車間發(fā)生生產擾動時，對該擾動事件所屬的擾動層次進行分析和判斷，將該擾動事件計入擾動事件集合中，該集合包含擾動事件所屬層次，擾動事件發(fā)生時間和擾動事件包含的具體信息；所述擾動層次包括計劃任務層、生產工藝層、物料資源層和生產執(zhí)行層； 步驟2:對擾動事件集合中的每個擾動事件，找出每個擾動事件直接影響的工序，建立每個擾動事件的可調度工序集合，并將每個擾動事件包含的具體信息更新到相對應的工序中；步驟3 :根據擾動事件所屬的擾動層次，根據分類模塊化思想，利用如下四種基本處理方式建立處理流程對調度方案進行調整；所述四種基本處理方式為工序追加、工序移動、工序插入和工序撤銷工序移動在不改變加工設備和設備內加工隊列的前提下，前后移動調度工序的計劃開始時間和計劃結束時間；工序撤銷將生產計劃中某個零件沒有開始加工的工序從作業(yè)計劃內刪除； 工序追加將新添加的工序以追加的方式添加到設備加工隊列的尾部； 工序插入將新添加的工序以插入的方式添加到設備加工隊列中。
2. 根據權利要求1所述一種基于擾動事件驅動的車間作業(yè)動態(tài)調度方法，其特征在于，A. 工序追加的流程如下搜索加工設備上原有的空閑時間是否大于待追加工序的完成時間，若具有這樣的空閑 時間，則在不影響其他原有工序生產的情況下，將該工序直接插入到所述的空閑時間，并將 該工序從可調度工序集合中刪除；若不具有這樣的空閑時間，或插入到所述空閑時間會影 響其他原有工序生成，則將該工序加入到加工設備的作業(yè)隊列尾部；并將該工序從可調度 工序集合中刪除；B. 工序移動的流程如下過程(1):將待移動的工序設為當前工序，同時找出由于該道工序的移動而受到影響 的工序，包括與該工序在同一加工設備上的后續(xù)工序、該工序的零件內后續(xù)工序，以及與該 工序的零件內后續(xù)工序在同一加工設備上的后續(xù)工序；過程(2):重新計算當前工序的完成時間；過程(3):根據過程(2)的結果調整當前工序的計劃開始時間和計劃完成時間； 過程(4):同時執(zhí)行如下兩個過程過程(4)_1 :如果當前工序的實際結束時間大于零件內的下一道工序的計劃開始時 間，此時執(zhí)行零件內工序后延，即將當前工序的計劃結束時間作為當前工序的零件內的下 一道工序的計劃開始時間，并計算所述下一道工序的計劃完成時間，以此更新調度方案中 當前工序的零件內的下一道工序的計劃開始時間和計劃完成時間；然后從可調度工序集合 中刪除當前工序，并將該工序的零件內下一道工序作為當前工序，找出因這個新的當前工 序調整而受到影響的工序集合，如果該集合不為空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5);如果當前工序的實際結束時間小于零件內的下一道工序的計劃開始時間，此時執(zhí)行零 件內工序前移，即將當前工序的計劃結束時間作為當前工序的零件內下一道工序的計劃開始時間，并計算所述下一道工序的計劃完成時間，以此更新調度方案中當前工序的零件內 下一道工序的計劃開始時間和計劃完成時間，然后從可調度工序集合中刪除當前工序，并 將該工序的零件內下一道工序作為當前工序，找出因這個新的當前工序調整而受到影響的 工序集合，如果該集合不為空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5);過程(4)-2 :如果當前工序的實際結束時間大于同一加工設備的下一道工序的計劃開始時間，此時執(zhí)行同一設備內工序后延，則將當前工序的計劃結束時間作為同一設備上的下一道工序的計劃開始時間；計算所述下一道工序的計劃完成時間，并更新調度方案中的 所述下一道工序的計劃開始時間和計劃完成時間，從可調度工序集合中刪除當前工序，并 將該工序在同一設備上的下一道工序作為當前工序，找出這個新的當前工序的受影響工序集合，如果不為空則轉至過程(2)，為空則轉至過程(5);如果當前工序的實際結束時間小于同一加工設備的下一道工序的計劃開始時間，則將 當前工序的計劃結束時間作為同一加工設備的下一道工序的計劃開始時間，計算所述下一 道工序的計劃完成時間，并更新調度方案中的所述下一道工序的計劃開始時間和計劃完成 時間，從可調度工序集合中刪除當前工序，并將該工序的同一加工設備的下一道工序作為當前工序，找出這個新的當前工序的受影響工序集合，如果不為空則轉至過程(2)，為空則轉至規(guī)程(5);過程(5):動態(tài)調整結束；C. 工序插入的流程如下過程(1):從待插入工序的可選設備集合中為該道工序選擇加工設備，其中的可選設 備集合為可加工此道工序的所有設備的總和；過程(2):根據預定的插入時間和所選加工設備上的加工隊列，計算該工序的可插入 時間TSC ;過程(3):以過程(2)的可插入時間TSC作為插入位置，將待插入工序插入到過程(1)選定的設備的加工隊列中，使得該工序的計劃開始加工時間與插入位置的前一道工序的計劃完成加工時間相同；過程(4):利用工序移動處理對由于工序插入而受到影響的工序進行后延，并從可調 度工序集合中刪除被插入的工序；D. 工序撤銷的流程如下過程(1):將待撤銷工序設定為當前工序；過程(2):將當前工序從作業(yè)計劃中刪除，并將其從可調度工序集合中刪除；過程(3):利用工序移動處理對與已刪除的當前工序在同一設備上的后續(xù)工序進行前移；過程(4):判斷已刪除的當前工序是否存在零件內后續(xù)工序，如果存在則將零件內后 續(xù)工序設定為當前工序，轉至過程(3);否則轉至過程(5); 過程(5):調整結束。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于針對多品種變批量的生產環(huán)境，為車間的調度作業(yè)提供一種有效使用的動態(tài)調度機制，從而完成在車間生產擾動下生產調度方案的制定與優(yōu)化。本方法基于車間現(xiàn)有擾動事件的分析，建立以事件驅動的快速響應機制，通過擾動事件驅動的動態(tài)調度，保證了調度方案對于生產現(xiàn)場的指導性，利用四種基本處理方法工序移動、工序撤銷、工序追加和工序插入的不同組合，來應對來自計劃任務層、生產工藝層、物料資源層和生產執(zhí)行層的大量且不同擾動事件，實現(xiàn)了模塊化的處理，同時，本方案可借助人機交互機制充分利用調度人員經驗，使得優(yōu)化后的方案更加符合車間生產習慣，提高調度方案的可用性。
文檔編號G05B19/418GK101794147SQ20101011394
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權日2010年2月25日
發(fā)明者劉檢華, 唐承統(tǒng), 張旭, 李京生, 王愛民 申請人:北京理工大學