考虑关键件加工质量的双资源约束车间调度算法

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2022.21.008

中国机械工程 ›› 2022, Vol. 33 ›› Issue (21): 2590-2600.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2022.21.008

考虑关键件加工质量的双资源约束车间调度算法

孙爱红;宋豫川;杨云帆;雷琦

重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆，400044

出版日期:2022-11-10 发布日期:2022-11-23
通讯作者: 宋豫川（通信作者），男，1973年生，教授、博士研究生导师。研究方向为制造系统工程、智能制造及装备等。发表论文150余篇。E-mail：syc@cqu.edu.cn。
作者简介:孙爱红，女，1997年生，硕士研究生。研究方向为智能优化算法、生产调度。E-mail：sunaihon2021@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金(51205429)；重庆市科技创新与应用示范专项(cstc2018jszx-cyzdX0150，cstc2018jszx-cyzdX0187)

Dual Resource-constrained Flexible Job Shop Scheduling Algorithm Considering Machining Quality of Key Jobs

SUN Aihong;SONG Yuchuan;YANG Yunfan;LEI Qi

State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing University，Chongqing，400044

Online:2022-11-10 Published:2022-11-23

摘要/Abstract

摘要： 在工人异质性和机床类型多样的资源约束型车间中，针对资源抢占使加工质量向非关键件倾斜从而导致关键件加工质量无法保障的情况，建立了以完工时间为主要优化目标，以关键件加工质量、整体加工质量为辅助优化目标的双资源（工人/机床）约束柔性作业车间调度问题模型，并提出一种两级嵌套蚁群算法。首先采用工件候选集、资源候选集生成满足关键件加工要求的可行调度解；然后为工序寻找更合适的开工时间，针对机床类型、人机时窗差异设计了基于时窗的活动调度策略以提高算法的局部寻优能力；进而提出了一种保质策略，使关键件和总体工件加工质量水平持续提高；最后，通过算例测试验证了保质策略和两级嵌套蚁群算法的有效性。

关键词: 双资源约束柔性作业车间调度问题, 加工质量, 时窗, 两级嵌套蚁群算法

Abstract: In the resource constrained job shops with heterogeneous workers and diverse machine tool types， aiming at the situation that resource preemption made the machining quality tilt to non-key jobs and resulted in the machining quality of key jobs could not be guaranteed， a dual resource（worker/machine） constrained flexible job shop scheduling problem was established， which taken the completion time as main objective， and the machining quality of key parts and the overall machining quality as auxiliary objectives. And then， a two-level nested ant colony algorithm was proposed to solve the problem. Firstly， the candidate sets of jobs and resources were used to generate feasible scheduling solutions to meet the requirements of key jobs processing quality. Secondly， according to the difference of machine types and man-machine time windows， based on time windows an activity scheduling strategy was designed to find a more suitable starting time for the operations， and the local optimization ability of the algorithm was improved. Then， a quality assurance strategy was proposed to improve the quality of key jobs and overall jobs. Finally， the performance of the two-level nesting ant colony algorithm and the quality assurance strategy was verified by a numerical example.

Key words: dual resource constrained flexible job shop, machining quality, time window, two-level nested ant colony algorithm

中图分类号:

TP278

孙爱红, 宋豫川, 杨云帆, 雷琦. 考虑关键件加工质量的双资源约束车间调度算法[J]. 中国机械工程, 2022, 33(21): 2590-2600.

SUN Aihong, SONG Yuchuan, YANG Yunfan, LEI Qi. Dual Resource-constrained Flexible Job Shop Scheduling Algorithm Considering Machining Quality of Key Jobs[J]. China Mechanical Engineering, 2022, 33(21): 2590-2600.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: http://www.cmemo.org.cn/CN/10.3969/j.issn.1004-132X.2022.21.008

http://www.cmemo.org.cn/CN/Y2022/V33/I21/2590

参考文献

［1］MONDHER D， HOUSSEM E N， OLFA B D， et al. Dual-resource Constraints in Classical and Flexible Job Shop Problems：a State-of-the-art Review［J］. Procedia Computer Science， 2018， 126：1507-1515.
［2］GONG G， RAYMOND C， DENG Q， et al. A Hybrid Artificial Bee Colony Algorithm for Flexible Job Shop Scheduling with Worker Flexibility［J］. International Journal of Production Research， 2020， 58（14）：167-178.
［3］DOMINIK K， DAVID M， JENNY N. A Worker Constrained Flexible Job Shop Scheduling Problem with Sequence-dependent Setup Times［J］. OR Spectrum， 2019， 41（1）：179-217.
［4］GONG G， DENG Q， GONG X， et al. A New Double Flexible Job-shop Scheduling Problem Integrating Processing Time， Green Production， and Human Factor Indicators［J］. Journal of Cleaner Production， 2018， 174：560-576.
［5］WU X， PENG J， XIAO X， et al. An Effective Approach for the Dual-resource Flexible Job Shop Scheduling Problem Considering Loading and Unloading［J］. International Journal of Intelligent Manufacturing， 2021， 32：707-728.
［6］孔繁森，高天宇，李惠敏，等. 考虑任务复杂性的人机联合任务分配问题研究［J］. 机械工程学报， 2021， 57（7）：204-214.
KONG Fansen， GAO Tianyu， LI Huimin， et al. Research on Human-robot Joint Assignment Considering Task Complexity［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2021， 57（7）：204-214.
［7］王超，黄波，贾春兰，等. 考虑加工质量和生产成本的柔性作业车间调度问题研究［J］. 机械， 2012， 39（12）：10-14.
WANG Chao， HUANG Bo， JIA Chunlan，et al. Research on Flexible Job-shop Scheduling Problem Considering Production Cost and Product Quality［J］. Machinery， 2012， 39（12）：10-14.
［8］朱光宇，徐文婕. 考虑能耗与质量的机床构件生产线多目标柔性作业车间调度方法［J］. 控制与决策， 2019， 34（2）：252-260.
ZHU Guangyu， XU Wenjie. Multi-objective Flexible Job Shop Scheduling Method for Machine Tool Component Production Line Considering Energy Consumption and Quality［J］. Control and Decision， 2019， 34（2）：252-260.
［9］蒋增强，左乐. 低碳策略下的多目标柔性作业车间调度［J］. 计算机集成制造系统， 2015， 21（4）：1023-1031.
JIANG Zengqiang， ZUO Le. Multi-objective Flexible Job-shop Scheduling Based on Low-carbon Strategy［J］. Computer Integrated Manufacturing Systems， 2015， 21（4）：1023- 1031.
［10］周亚勤，杨长祺，吕佑龙，等. 双资源约束的航天结构件车间生产调度方法［J］. 机械工程学报， 2018， 54（9）：55-63.
ZHOU Yaqin， YANG Changqi， LYU Youqiao， et al. Scheduling the Production of Aerospace Parts with Dual Resource Constraints［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2018， 54（9）：55-63.
［11］娄航宇，张吉善，赵云博. 基于扩展双资源约束型航空构件制造车间调度方法［J］. 计算机集成制造系统， 2020， 26（12）：3329-3340.
LOU Hangyu， ZHANG Jishan， ZHAO Yunbo. Scheduling Method for Aerospace Components Production Shop Based on Extended Dual Resource Constraints［J］. Computer Intergrated Manufacturing Systems， 2020， 26（12）：3329-3340.
［12］刘晓阳，刘恩福，靳江艳. 基于蚁群算法的异步并行装配序列规划方法［J］. 机械工程学报， 2019， 55（9）：107-119.
LIU Xiaoyang， LIU Enfu， JIN Jiangyan. Asynchronous Parallel Assembly Sequence Planning Based on Ant Colony Algorithm［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2019， 55（9）：107-119.
［13］黄学文，张晓彤，艾亚晴. 基于蚁群算法的多加工路线柔性车间调度问题［J］. 计算机集成制造系统， 2018， 24（3）：558-569.
HUANG Xuewen， ZHANG Xiaotong， AI Yaqing. ACO Integrated Approach for Solving Flexible Job Shop Scheduling with Multiple Process Plans［J］. Computer Intergrated Manufacturing Systems， 2018， 24（3）：558-569.
［14］张洁，秦威，宋代立. 考虑工时不确定的混合流水车间滚动调度方法［J］. 机械工程学报， 2015， 51（11）：99-108.
ZHANG Jie， QIN Wei， SONG Daili. Rescheduling Algorithm Based on Rolling Horizon Procedure for a Dynamic Hybrid Flow Shop with Uncertain Processing Time［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2015， 51（11）：99-108.
［15］MENG Leilei， ZHANG Chaoyong， ZHANG Biao， et al. Mathematical Modeling and Optimization of Energy-conscious Flexible Job Shop Scheduling Problem with Worker Flexibility［J］. IEEE Access， 2019， 7：68043-68059.
［16］李兢尧，黄媛，王军强. 基于压缩时窗的双资源约束作业车间调度策略［J］. 计算机集成制造系统， 2016， 22（12）：2827-2835.
LI Jingyao， SUN Shudong， WANG Junqiang. Scheduling Strategy of Dual Resource Constrained Job Shop Based on Compressed Time Window［J］. Computer Intergrated Manufacturing Systems， 2016， 22（12）：2827-2835.
［17］李兢尧，孙树栋，黄媛，等. 基于时窗的双资源约束车间调度研究［J］. 机械工程学报， 2011， 47（16）：150-159.
LI Jingyao， SUN Shudong， HUANG Yuan， et al. Research on Dual Resource Constrained Job Shop Scheduling Based on Time Window［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2011， 47（16）：150-159.
［18］BRANDIMARTE P. Routing and Scheduling in a Flexible Job Shop by Tabu Search［J］. Annals of Operations Research， 1993， 41（3）：157-183.
［19］LEI D， GUO X. Variable Neighbourhood Search for Dual-resource Constrained Flexible Job Shop Scheduling［J］. International Journal of Production Research， 2014， 52（9）：2519-2529.

[1]	丁文锋, 李本凯, 傅玉灿, 徐九华. 涡轮盘榫槽加工技术现状与展望[J]. 中国机械工程, 2021, 32(23): 2785-2798.
[2]	计时鸣, 韦伟, 金明生, 张利, 黄希欢, 潘烨. 面向多因素多目标的模具光整加工工艺[J]. 中国机械工程, 2016, 27(20): 2802-2806.
[3]	张华1, 徐家文2, 赵建社2. 喷射电解加工小孔的数值模拟与实验研究 [J]. 中国机械工程, 2011, 22(21): 2624-2627.

考虑关键件加工质量的双资源约束车间调度算法

Dual Resource-constrained Flexible Job Shop Scheduling Algorithm Considering Machining Quality of Key Jobs

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 3

编辑推荐

Metrics