基于ED的Job—Shop問題建模仿真與優(yōu)化

陳小龍

【摘 要】本文對(duì)具有該類問題典型特點(diǎn)的案例進(jìn)行研究分析，運(yùn)用Enterprise Dynamics仿真軟件建立了相應(yīng)的仿真模型并進(jìn)行了模擬運(yùn)行，找出系統(tǒng)的瓶頸環(huán)節(jié)，采用相應(yīng)的措施優(yōu)化模型，將優(yōu)化前后的模型進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)各方面都得到了明顯提高。

【關(guān)鍵詞】多目標(biāo)，生產(chǎn)調(diào)度；Enterprise Dynamics；Job—Shop

【中圖分類號(hào)】TP301 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0088-02

0 引言

現(xiàn)代生產(chǎn)車間中為了適應(yīng)多變的需求，逐漸形成了多品種、小批量的生產(chǎn)方式。在多品種、小批量的生產(chǎn)方式下選擇合適的生產(chǎn)調(diào)度策略顯得尤為重要。而柔性Job Shop調(diào)度方法能夠提高設(shè)備的綜合利用率，合理安排各設(shè)備的生產(chǎn)負(fù)荷，降低設(shè)備空閑時(shí)間，提高生產(chǎn)效益。

本文主要利用了仿真軟件Enterprise Dynamics來詳細(xì)研究車間調(diào)度問題。

1 Job-shop車間調(diào)度問題描述

作業(yè)車間調(diào)度（job-shop scheduling）是所有生產(chǎn)調(diào)度中最復(fù)雜、最困難，也是最具普遍性的問題之一，屬于典型的NP難問題[3].車間調(diào)度是指根據(jù)產(chǎn)品制造的合理需求分配加工車間順序，從而達(dá)到合理利用產(chǎn)品制造資源，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

2 Job-shop車間調(diào)度模型建立

調(diào)度問題是指n個(gè)工件，在m 種機(jī)器類型上加工，每種類型的機(jī)器有數(shù)臺(tái)并行工作，即若某工件在該類型機(jī)器上加工，可選擇該類型機(jī)器上的任意一臺(tái)機(jī)器加工。每個(gè)工件有自己的加工路徑，并且每個(gè)工件不要求必須在每種類型機(jī)器上都加工。所有工件的加工路徑是確定的，且工序在不同類型機(jī)器上加工時(shí)間不同[4]。

車間調(diào)度問題的額變量描述如下：

n：工件總數(shù)； I：工件集合，1，2，， ，， }{Iin=……，共n個(gè)工件； OP：工序序列集，}，，{21nopopopOP，…=，}，，{21ikiiiopopopop，…=表示零件ip加工工序序列為：ikiiopopop，…

，

目標(biāo)函數(shù)（1）是指工件i的最大完工時(shí)間的最小化，（2）指的是工件i等待時(shí)間之和最大值的最小化。

3 Job-shop車間調(diào)度問題仿真與優(yōu)化

3.1案例描述

作業(yè)車間包括5個(gè)機(jī)器組，每個(gè)機(jī)器組執(zhí)行不同的進(jìn)程。作業(yè)車間有4種產(chǎn)品，每種都以獨(dú)立的平均90分鐘的指數(shù)分布間隔到達(dá)。每個(gè)產(chǎn)品都通過一系列的進(jìn)程（4到6個(gè)）在機(jī)器上進(jìn)行加工生產(chǎn)。作業(yè)車間工作時(shí)間是從9點(diǎn)到17點(diǎn)，每天都是延續(xù)前一天的工作。

產(chǎn)品在進(jìn)入進(jìn)程前會(huì)被放置在一個(gè)隊(duì)列中。在這個(gè)階段，沒有優(yōu)先的規(guī)則，這意味著所有的產(chǎn)品都是先進(jìn)先出的。

表1展示了產(chǎn)品在機(jī)器中的運(yùn)行線路，以及在每個(gè)機(jī)器上的循環(huán)時(shí)間分布。

圖1中，各種產(chǎn)品的工序路線和加工時(shí)間集成在Table routing和Table cycle time中，控制各工件的加工順序和時(shí)間。

4種不同的產(chǎn)品隨機(jī)地進(jìn)入到生產(chǎn)系統(tǒng)，然后在暫存器routing中等待空閑機(jī)床，當(dāng)有空閑機(jī)床時(shí)，工件進(jìn)入機(jī)床暫存器queue中，隨機(jī)選擇機(jī)器組中的任意機(jī)床按照不同的加工時(shí)間進(jìn)行加工。