[0004] 本发明针对现有技术的不足,提出了一种生产计划与调度的集成优化方法。
[0005] 一种生产计划与调度的集成优化方法,该方法的具体步骤如下:
[0006] 步骤1:需要获取生产设备的具体数据(包括设备容量、固定生产费用、生产单价),具体生产工艺数据(包括原材料种类、生产流程、处理时间、物料配比)、管理层费用单价(包括生产费用、运输费用、库存费用、短缺费用)以及产品种类;这些数据可以通过生产过程中统计获取;
[0007] 步骤2通过管理层的参数建立生产计划费用模型,主要组成部分为管理层费用。通过生产工艺及原料参数建立生产调度费用模型,主要组成部分为固定生产费用以及可变生产费用。
[0008] ①系统级模型(生产计划费用模型)
[0009] 生产计划作为集成模型的上层问题,主要目标是根据市场需求情况,和自身生产能力等约束条件,对整个计划周期内的生产做出规划,从而达到周期内费用最小的目的。根据调度周期时长L,可将计划周期均分成N个调度周期。生产计划模型总费用由生产费用ProductionCost,库存费用 InventoryCost,运输费用TransprotCost以及短缺费用BackorderCost组成。
[0010]
[0011]
[0012] 式中,t表示时间周期,s表示物料状态,Sp表示物料集合,α、β、γ、δ分别表示生产费用单价,库存费用单价,运输费用单价以及短缺费用单价, Pro、Inv、Tra、Bac分别表示生产量,库存量,运输量以及短缺量。
[0013] 约束条件:
[0014] 1.生产平衡
[0015]
[0016] 2.需求平衡
[0017]
[0018] 3.生产能力约束
[0019] 每个生产调度周期中,生产计划的期望产量不可以超过生产能力最大值[0020]
[0021] 4.补充约束
[0022] 在协同迭代求解的过程中,每个调度周期作为子学科,使子学科间不一致性最小作为系统级的计划周期的约束。τ用来表示计划的期望产量与调度的求解产量的差值。μ为补充约束中的松弛因子。
[0023]
[0024] ②学科级模型(生产调度费用模型)
[0025] 生产调度作为集成模型的下层问题,主要目标是根据生产计划的优化结果,并结合自身调度周期内资源、设备等约束条件,进行生产资源以及设备在时序上的安排,并尽可能是两者结果相接近。每个生产调度周期的模型采用状态任务网络(state task network,STN)进行建立。生产调度模型总费用由设备固定启动费用EquipmentCost以及物料处理费用TaskCost两部分组成。
[0026]
[0027] 式中,i表示任务,j表示设备,n表示事件点。xi,j,n表示在事件点n开始时任务i是否在设备j上执行。Bi,j,n表示任务i在设备j上的处理量。τs表示计划的期望产量与调度的求解产量的差值,λ为罚函数因子,其取值影响系统级优化结果对学科级优化时的影响程度。
[0028] 约束条件:
[0029] 1.不等式约束
[0030] 1.1分配约束
[0031]
[0032] 1.2加工能力约束
[0033]
[0034] 1.3储量约束
[0035]
[0036] 1.4 1.4序列约束
[0037]
[0038]
[0039] δij为设备i处理任务j的所需时间
[0040] 2.等式约束
[0041] 2.1物料平衡约束
[0042]
[0043] 步骤3利用改进协同优化算法对生产计划与调度问题进行集成求解。具体步骤如下:
[0044] ①根据市场需求量对生产计划问题进行求解,求解获取对应的每种产品每个生产k调度周期的产量Pt(t表示生产周期,k表示产品种类),将这些值作为目标点传递给N个生产调度问题;
[0045] ②生产调度根据生产计划模型传递的目标点并结合自身约束进行最优生产成本k′求解。得到每个调度周期的每种产品的具体产量Pt 、费用记为 SchedulingCostt以及总体调度费用 若 算法停止,输出当前最优方案;否则转第
③步,并记总费用为
[0046]
[0047] 其中N个生产调度周期,M种产品,ε表示阈值;
[0048] ③生产计划根据N个生产调度周期传递的产量,获取差值和 将差值和作为补充约束,进行新一轮的求解优化。并将新的优化结果产量传递给每个生产调度周期。记录下新的生产计划的费用 PlanningCost′;
[0049] ④生产调度根据新传递的目标点进行优化,将返回值传递给生产计划,并记录下每个调度周期的费用记为SchedulingCostt′以及总体调度费用 并记新的总体费用为
[0050]
[0051] ⑤将两次的总体费用进行比较,
[0052]
[0053] θ表示阈值。
[0054] 有益效果:本发明的技术方案是将生产计划与调度问题分解成一个系统级及多个学科级的问题,然后分别采用分支定界法,并采用罚函数及松弛因子的方法,使得系统级及学科级间相互影响,加快求解速度,最终获取最低的生产成本的集成优化方法;本发明具有开放性、鲁棒性、并行性、全局收敛性以及对问题的数学形式无特殊要求等特点。