动态调整设备优先级的柔性综合调度方法

1.本发明属于计算机集成制造技术领域，特别是涉及动态调整设备优先级的柔性综合调度方法。具体的说是在“加工和装配同步进行”的单件或小批树型结构复杂产品的柔性调度过程中，以复杂产品结构属性和设备加工能力为双重优化对象，同步实现了产品时间成本更少和设备系统整体利用率更高的优化效果。


背景技术：

2.柔性调度问题是传统调度问题的扩展，是实际生产中迫切需要解决的一类问题。与传统的车间调度问题不同，柔性调度是更加复杂的np-hard问题。
3.随着时代的发展，人民生活水平随之不断提高，多品种、小批量的个性化定制产品需求激增，所以传统的生产制造过程，如flow-shop和job-shop的调度方式已经无法满足多元化复杂产品的加工需求，为满足此类产品的生产需求，一种将复杂产品工件间的制造约束关系以树型结构表示，并将“加工和装配协同处理”的综合调度模式应运而生。
4.在现代柔性制造系统中，由于设备系统具有多种加工能力，而工序又可以选择多个加工设备，所以如何减少设备约束、提高设备系统整体利用率成为了柔性综合调度系统的研究热点。目前，关于柔性综合调度问题的研究主要有启发式方法和智能方法两大类。在启发式柔性综合调度方法中比较有代表性的成果是基于设备驱动的柔性调度方法、基于设备驱动和实质路径的动态柔性调度方法、基于逆序层优先的柔性调度方法和考虑根子树纵横预调度的动态柔性综合调度方法等，这些方法都是单向的以设备匹配工序的角度提高设备利用率，忽视了柔性制造系统设备整体利用率的问题。在基于智能优化的柔性调度方法中，由于多元化的树型复杂产品工件之间存在约束关系，所以在初始解的可行性、最优解的遗漏性以及编码方式和进化算子的时效性等方面存在应用受限的问题。例如，基于变邻域搜索和混合遗传方法柔性调度方法，每个解的染色体由机器序号和工序序号组成，减低了工序并行处理的力度；基于网络设备协作的改进人工蜂群方法，缩小了最优解的范围。又如，采用离散改进灰狼方法的柔性调度方法，其以灰狼的狩猎过程作为离散灰狼更新算子，无法体现出工件之间内在的约束关系；采用动态优先级约束表的编码方法，无法保证初始种群个体的完备性。


技术实现要素：

5.本发明目的在于针对目前多品种、小批量复杂产品的柔性调度中，因忽略设备不同加工能力导致设备系统整体利用率不高的问题，提供了动态调整设备优先级的柔性综合调度方法。
6.本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出动态调整设备优先级的柔性综合调度方法，所述方法包括如下步骤：
7.step1：建立柔性调度系统的工序设备矩阵表，计算每一个工序在可选设备上的加工时间；
8.step2：计算设备序列中各个设备的优先级；
9.step3：初始化调度标尺
10.step4：判断当前层优先级最高的工序是否唯一，是，则调度并转step8，否，则转step5；
11.step5：判断工序设备矩阵表中，层优先级相同的工序加工完毕时间是否最少，是，则调度并转step8，否，则，转step6；
12.step6：以最小化为标准，在工序设备矩阵表里查找符合条件的工序矩阵组合，如果值相同，则按照设备优先级由高到低的顺序依次调度符合条件的工序；
13.step7：从工序设备矩阵表中删除已经调度完毕的工序及其对应的加工设备，更新工序设备矩阵表、设备优先级和调度标尺
14.step8：层优先级递减；
15.step9：判断所有工序是否调度完毕，是，则调度转step10，否，则转step4；
16.step10：复杂产品加工结束，退出。
17.进一步地，在所述柔性综合调度中，工件间的约束关系需满足：
18.(1)每个工序具有唯一序号标识、可对应多个加工设备，加工设备也具有唯一序号标识，工序在不同设备上对应的加工用时不完全相同；
19.(2)设备加工工序时，具有时间维度的确定性和加工的连续性；
20.(3)除了叶节点工序，其他任何一道工序可以被加工的充分必要条件是其所有前序约束工序全部加工完毕；
21.(4)所有设备上最后一道工序加工完成的时间为产品的总加工用时。
22.进一步地，假设n为工序数量，且工件间存在约束关系；m为设备数量，不同产品可能在不同时刻开始加工；a＝{ai}(1≤i≤n)为所有工序的集合，m＝{mj}(1≤j≤m)为所有设备集合，matrix
ij
为第i道工序在第j台设备上加工的矩阵集合，为第i道工序在第j台设备上的加工时间，为第i道工序在第j台设备上的开始加工时间，为第i道工序在第k台设备上的完工时间，emj为设备j上的完工时间，则有：
23.目标函数：
24.min(max(emj))，j＝1，2，...，m.
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
25.subject to：
[0026][0027][0028]
式(1)表示优化目标：最小化复杂产品完工时间；式(2)表示复杂产品工序的结构约束关系，即第(i+1)道工序必须在第i道工序加工完成后才能开始加工；式(3)表示设备系统的约束关系，即在同一台设备mk上，第p道工序必须在第q道工序加工完成后才能开始加工。
[0029]
进一步地，所述层优先级定义为：将工序调度的优先顺序定义为层优先级，假设产品加工工艺树有n层，则将根节点工序的优先级定义为1；根节点工序的所有后裔节点工序
的优先级定义为2，同层工序节点作为兄弟节点；以此类推，直到第n层的所有节点的优先级定义为n；定义根节点工序的优先级最低，第n层上工序的优先级最高。
[0030]
进一步地，所述工序设备矩阵表定义为：设矩阵fis＝aimj表示柔性综合调度系统，横向量为设备序列{mm}、纵向量为工序序列{an}，二者的交叉点为工序在不同设备上的加工时间，为如式(4)所示：
[0031][0032]
进一步地，所述设备优先级定义为：假设柔性综合调度系统有m台加工设备序列{m1，m2，...，mm}，以加工工序数量之和作为设备优先级的定义，即加工工序数量最少的设备优先级最低为1，加工工序数量次多的设备优先级为2，以此类推，加工工序数量最多的设备优先级最高，允许存在相同的设备优先级。
[0033]
进一步地，所述调度标尺定义为：定义为柔性综合调度系统中的调度标尺，表示第i道工序在第m台设备的加工结束时间，以最小化作为标准，为待调度工序从柔性综合调度系统里分配加工设备。
[0034]
进一步地，所述柔性综合调度的时间复杂度为max(o(n)，o(n2))＝o(n2)；其中建立工序设备矩阵表的时间复杂度为o(n2)，计算设备优先级的时间复杂度为o(n)。
[0035]
本发明提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述动态调整设备优先级的柔性综合调度方法的步骤。
[0036]
本发明提出一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现所述动态调整设备优先级的柔性综合调度方法的步骤。
[0037]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对工件间存在约束关系的树型结构复杂产品柔性调度问题，提出了一种动态调整设备优先级的调度方法。本发明以复杂产品总加工用时为优化目标，在此基础上，从柔性制造系统中设备系统总体利用率为优化因素，从纵横双向优化了柔性综合调度效果。在现有柔性综合调度研究方法中，实现了更佳的调度效果，主要贡献有：
[0038]
(1)在柔性综合调度中，定义了以加工工序数量之和为标准的设备优先级，并动态调整；
[0039]
(2)在工序调度方面，采用工序层优先级由高到低和工序加工用时由少到多的策略，依次调度工序；在工序分配方面，采用动态调整调度标尺和设备优先级策略，选择设备加工工序。
[0040]
(3)在优化效果方面，横向：以树形产品结构属性中的层级关系为研究角度，进一步提高了工序并行加工的力度；纵向：以制造系统设备序列的优先级为研究角度，进一步提高了工序在设备上紧凑加工的力度。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0042]
图1为本发明所述动态调整设备优先级的柔性综合调度方法框架流程图；
[0043]
图2为复杂产品a加工工艺树示意图；
[0044]
图3为本发明调度复杂产品a甘特图120工时；
[0045]
图4为基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解方法调度甘特图140工时。
[0046]
图5为基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度方法调度甘特图135工时。
[0047]
图6为基于逆序层优先的柔性综合调度方法调度甘特图125工时。
[0048]
图7为基于根子树垂直和水平预调度的动态柔性综合调度方法调度甘特图145工时。
具体实施方式
[0049]
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050]
现有柔性综合调度方法中，多以产品工艺树中工序的调度路径、叶节点工序、逆序调度等因素为优化因素，很少考虑调度过程中设备的制约条件。与其他柔性综合调度方法不同，本发明以加工工序数量较多、竞争资源相对紧张的设备为优化因素，结合产品工艺树中层序的约束关系，从工序自身结构属性和设备紧凑加工双向优化了柔性综合调度整体调度效果。
[0051]
其中，层优先级策略是综合调度中的经典策略，以“层级”为调度，一方面可以提高工序并行效率，另一方面可以通过优先调度约束力较强的前序工序，带动其后序工序(组)的尽早加工。设备优先级策略是本发明的核心策略，遵循了综合调度中“设备忙”的原则，提高了柔性综合调度设备整体利用率。调度标尺策略是本发明的调整策略，通过最小化调度标尺的调度策略，可以进一步减少设备空闲时间。结合图1-图7，本发明提出动态调整设备优先级的柔性综合调度方法，所述方法包括如下步骤：
[0052]
step1：建立柔性调度系统的工序设备矩阵表，计算每一个工序在可选设备上的加工时间；
[0053]
step2：计算设备序列中各个设备的优先级；
[0054]
step3：初始化调度标尺
[0055]
step4：判断当前层优先级最高的工序是否唯一，是，则调度并转step8，否，则转s tep5；
[0056]
step5：判断工序设备矩阵表中，层优先级相同的工序加工完毕时间是否最少，是，则调度并转step8，否，则，转step6；
[0057]
step6：以最小化为标准，在工序设备矩阵表里查找符合条件的工序矩阵组合，如果值相同，则按照设备优先级由高到低的顺序依次调度符合条件的工序；
[0058]
step7：从工序设备矩阵表中删除已经调度完毕的工序及其对应的加工设备，更新工序设备矩阵表、设备优先级和调度标尺
[0059]
step8：层优先级递减；
[0060]
step9：判断所有工序是否调度完毕，是，则调度转step10，否，则转step4；
[0061]
step10：复杂产品加工结束，退出。
[0062]
柔性综合调度与一般综合调度的区别在于：柔性制造系统中的设备加工能力发生了变化，一台设备具有多种加工特征，所以一道工序可以对应多台加工设备，但是在不同设备上的加工时间不尽相同，所以柔性综合调度的研究重点不仅需要考虑把每一个工序合理的分配到设备上，同时还有考虑工件间的约束关系。在所述柔性综合调度中，工件间的约束关系需满足：
[0063]
(1)每个工序具有唯一序号标识、可对应多个加工设备，加工设备也具有唯一序号标识，工序在不同设备上对应的加工用时不完全相同；
[0064]
(2)设备加工工序时，具有时间维度的确定性和加工的连续性；
[0065]
(3)除了叶节点工序，其他任何一道工序可以被加工的充分必要条件是其所有前序约束工序全部加工完毕；
[0066]
(4)所有设备上最后一道工序加工完成的时间为产品的总加工用时。
[0067]
数学建模具体为：假设n为工序数量，且工件间存在约束关系；m为设备数量，不同产品可能在不同时刻开始加工；a＝{ai}(1≤i≤n)为所有工序的集合，m＝{mj}(1≤j≤m)为所有设备集合，matrix
ij
为第i道工序在第j台设备上加工的矩阵集合，为第i道工序在第j台设备上的加工时间，为第i道工序在第j台设备上的开始加工时间，为第i道工序在第k台设备上的完工时间，emj为设备j上的完工时间，则有：
[0068]
目标函数：
[0069]
min(max(emj))，j＝1，2，...，m.
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0070]
subject to：
[0071][0072][0073]
式(1)表示优化目标：最小化复杂产品完工时间；式(2)表示复杂产品工序的结构约束关系，即第(i+1)道工序必须在第i道工序加工完成后才能开始加工；式(3)表示设备系统的约束关系，即在同一台设备mk上，第p道工序必须在第q道工序加工完成后才能开始加工。
[0074]
所述层优先级定义为：将工序调度的优先顺序定义为层优先级，假设产品加工工艺树有n层，则将根节点工序的优先级定义为1；根节点工序的所有后裔节点工序的优先级定义为2，同层工序节点作为兄弟节点；以此类推，直到第n层的所有节点的优先级定义为n；定义根节点工序的优先级最低，第n层上工序的优先级最高。
[0075]
所述工序设备矩阵表定义为：设矩阵fis＝aimj表示柔性综合调度系统，横向量为设备序列{mm}、纵向量为工序序列{an}，二者的交叉点为工序在不同设备上的加工时间，为如式(4)所示：
[0076][0077]
所述设备优先级定义为：假设柔性综合调度系统有m台加工设备序列{m1，m2，...，mm}，以加工工序数量之和作为设备优先级的定义，即加工工序数量最少的设备优先级最低为1，加工工序数量次多的设备优先级为2，以此类推，加工工序数量最多的设备优先级最高，允许存在相同的设备优先级。
[0078]
所述调度标尺定义为：定义为柔性综合调度系统中的调度标尺，表示第i道工序在第m台设备的加工结束时间，以最小化作为标准，为待调度工序从柔性综合调度系统里分配加工设备。
[0079]
根据柔性综合调度系统，建立工序设备矩阵表的时间复杂度为o(n2)、计算设备优先级的时间复杂度为o(n)；根据复杂产品工艺树结构，计算工序层优先级的时间复杂度为o(n)；动态调整调度标尺时，最坏的情况是一道工序要在所有对应的设备上进行计算，所以时间复杂度为o(n2)。所以本发明的时间复杂度为max(o(n)，o(n2))＝o(n2)。
[0080]
下面，以图2所示的复杂产品a加工工艺树为例进行调度演示。
[0081]
step1：建立柔性调度系统工序设备矩阵表，如表1所示。初始状态：设备m4加工18道工序、设备m1、m2、m3分别加工14道工序，所以设备优先级m4＝2，m1＝m2＝m3＝1。复杂产品a工艺树有6层，所以位于第6层的工序a21和a20的层优先级最高。
[0082]
表1复杂产品a工序设备矩阵表
[0083]
[0084][0085]
step2：层优先级最高的工序有2个：a21、a20，不唯一，所以在矩阵表里查找加工用时较少的工序：优先在设备m1上调度工序a21。工序a21调度完毕之后，依据的标准，工序a20在设备m2上调度。层优先级为6的工序调度顺序为：{a21/m1/10、a20/m2/20}。
[0086]
step3：在工序设备矩阵表里删除已经调度的工序a20和a21，更新设备优先级。此时设备m4仍然加工18道工序、设备m3还需要加工14道工序、设备m1、m2还需要分别加工13道工序，所以设备优先级m4＝3，m3＝2，m1＝m2＝1；更新
[0087]
step4：层优先级为5的工序共有5道：a15、a16、a17、a18和a19，不唯一。所以首先选择具有较少加工用时的工序：a16和a17，加工用时都是15工时。但是工序a16对应15工时的加工设备m3的优先级高于工序a17对应15工时的加工设备m1，所以先在设备m3上调度a16。然后根据最小化调度标尺的原则，依次调度工序a18和a17。工序a15在设备m4上的调度标尺和设备m2上具有相同的调度标尺，但是设备m4的优先级较高，所以选择在设备m4上调度工序a3。
[0088]
小结：层优先级为5的工序调度顺序为：{a16/m3/15、a18/m4/20、a17/m1/15、a19/m3/25、a15/m4/20}。
[0089]
step5：以此类推，层优先级为4的工序调度顺序为：{a12/m1/10、a9/m2/25、a13/m1/15、a11/m4/20、a10/m3/20、a14/m1/15}。层优先级为3的工序调度顺序为：{a7/m2/20、a5/m4/15、a6/m3/15、a8/m2/15}。层优先级为2的工序调度顺序为：{a2/m1/20、a3/m3/20、a4/m4/20}。直到最后一道工序a1在设备m4上调度完毕，复杂产品a加工结束，调度甘特图如图3所示，调度过程中设备优先级动态调整过程如表2所示。
[0090]
表2设备优先级动态调整过程
[0091][0092]
为进一步阐明本发明的更优性，现将本发明与基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解方法、基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度方法、基于逆序层优先的柔性综合调度方法和考虑根子树纵横预调度的动态柔性综合调度方法进行对比，实验结果表明，本发明产品加工用时更少、设备整体利用率更高。
[0093]
基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解方法，分别从可调度工序集中为发生冲突的两个空闲设备选择加工时间较短的预调度工序，通过对可能加工的组合方案预调度，选择设备驱动时刻尽早结束的组合方案调度；当存在一个空闲设备有多个可调度最短加工工序时，采用实质短路径策略确定调度工序。采用此方法调度复杂产品a的甘特图如图4所示，加工用时为140工时。
[0094]
基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度方法，首先按最短加工时间为工序选择计划加工设备，然后在每一个设备驱动时刻，动态的分配可重叠加工的工序到不同的设备上同时加工，采用此方法调度复杂产品a的甘特图如图5所示，加工用时为135工时。
[0095]
基于逆序层优先的柔性综合调度方法，首先采用逆序层优先策略，将各工序分配至逆序层待调度工序集；其次采用动态拟长路径策略，确定各逆序层待调度工序集中工序的调度顺序；然后，分别采用设备选择策略和设备抢占策略确定目标工序的加工设备以及加工时间，采用此方法调度复杂产品a的甘特图如图6所示，加工用时为125工时。
[0096]
考虑根子树纵横预调度的动态柔性综合调度方法，采用根子树垂直和水平预调度的进程排序策略，将计划预处理设备对应的根子树进程分组排序分配到相应的设备队列中，然后通过设备驱动时刻策略调度工序(组)。采用此方法调度复杂产品a的甘特图如图7所示，加工用时为145工时。
[0097]
对于复杂产品a的柔性调度结果，基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解方法加工用时为140工时、基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度方法加工用时为135工时、基于逆序层优先的柔性综合调度方法加工用时为125工时、考虑根子树纵横预调度的
动态柔性综合调度方法加工用时为145工时，而本发明加工用时为120工时，加工用时更少。
[0098]
上述五种方法设备整体利用率情况如表3所示，本发明在柔性调度系统中设备整体利用率达到了92.7％，相比基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解方法、基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度方法、基于逆序层优先的柔性综合调度方法和考虑根子树纵横预调度的动态柔性综合调度方法的设备系统整体利用率分别提高了12.7％、2.7％、5.4％和9.4％。
[0099]
表3柔性调度系统设备整体利用率分析
[0100][0101]
之所以本发明在解决柔性综合调度系统中调度效果更优，主要是因为：
[0102]
(1)在工序调度方面，本发明采用了“层优先”的策略，并且在工序矩阵表里中首选同层中加工用时较短的工序进行调度，这些都是综合调度横纵优化经典策略。基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解方法和基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度方法的实质路径策略、基于逆序层优先的柔性综合调度方法的动态拟长路径策略、考虑根子树纵横预调度的动态柔性综合调度方法的预调度的进程排序策略，都是以纵向优化为主的调度思想，导致了工序在调度过程中拉长了加工空隙。例如，设备驱动的综合柔性调度冲突调解方法在设备m4的加工过程中出现了从t＝40时刻到t＝125时刻，共计85个工时的加工空隙。
[0103]
(2)在工序分配方面，本发明采用了调度标尺和设备优先级动态调整的策略，是从柔性调度系统的整个设备系统整体规划工序的分配问题，达到了充分减少并行工序的加工时间和设备尽量忙的调度效果。根据本发明的工序分配策略，设备m2和m4的利用率达到了100％。基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解方法和基于设备驱动和实质路径的动态并行综合柔性调度方法均采用了设备驱动的策略，忽略了复杂产品的工艺树结构，从而弱化了工序前序约束力度。例如，根据本发明工序a17分配到设备m1上、在t＝10时刻开始加工，带动了其后序约束工序a12、a7、a3和a1也较早开始加工。又如，考虑根子树纵横预调度的动
态柔性综合调度方法在设备m2上、从t＝0到t＝15时刻没有分配工序，出现了设备空闲的情况。
[0104]
本发明针对现有柔性综合调度研究中，因忽略设备不同加工能力导致设备系统整体利用率不高的问题，提出了动态调整设备优先级的方法。在横向优化方面，采用“层优先”策略和“短用时”策略，提高了工序连续紧密加工的力度；在纵向优化方面，提出了最小化调度标尺调整设备优先级策略，提高了设备系统紧凑加工的力度，进而实现了复杂产品加工用时最短的优化目标。实验结果表明，本发明所述方法相较于相同研究领域的算法，在复杂产品加工用时和设备系统整体利用率方面，达到了更优。因而为解决柔性综合调度问题提供了新的方法，扩展了解决问题的思路，有一定理论和实际意义。
[0105]
本发明提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述动态调整设备优先级的柔性综合调度方法的步骤。
[0106]
本发明提出一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现所述动态调整设备优先级的柔性综合调度方法的步骤。
[0107]
本技术实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read onlymemory，rom)、可编程只读存储器(programmable rom，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasable prom，eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electrically eprom，eeprom)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，ram)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(static ram，sram)、动态随机存取存储器(dynamic ram，dram)、同步动态随机存取存储器(synchronous dram，sdram)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate sdram，ddr sdram)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced sdram，esdram)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink dram，sldram)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus ram，dr ram)。应注意，本发明描述的方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
[0108]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(digital video disc，dvd))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disc，ssd))等。
[0109]
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
[0110]
应注意，本技术实施例中的处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
[0111]
以上对本发明所提出的动态调整设备优先级的柔性综合调度方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.动态调整设备优先级的柔性综合调度方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：step1：建立柔性调度系统的工序设备矩阵表，计算每一个工序在可选设备上的加工时间；step2：计算设备序列中各个设备的优先级；step3：初始化调度标尺step4：判断当前层优先级最高的工序是否唯一，是，则调度并转step8，否，则转step5；step5：判断工序设备矩阵表中，层优先级相同的工序加工完毕时间是否最少，是，则调度并转step8，否，则，转step6；step6：以最小化为标准，在工序设备矩阵表里查找符合条件的工序矩阵组合，如果值相同，则按照设备优先级由高到低的顺序依次调度符合条件的工序；step7：从工序设备矩阵表中删除已经调度完毕的工序及其对应的加工设备，更新工序设备矩阵表、设备优先级和调度标尺step8：层优先级递减；step9：判断所有工序是否调度完毕，是，则调度转step10，否，则转step4；step10：复杂产品加工结束，退出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述柔性综合调度中，工件间的约束关系需满足：(1)每个工序具有唯一序号标识、可对应多个加工设备，加工设备也具有唯一序号标识，工序在不同设备上对应的加工用时不完全相同；(2)设备加工工序时，具有时间维度的确定性和加工的连续性；(3)除了叶节点工序，其他任何一道工序可以被加工的充分必要条件是其所有前序约束工序全部加工完毕；(4)所有设备上最后一道工序加工完成的时间为产品的总加工用时。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：假设n为工序数量，且工件间存在约束关系；m为设备数量，不同产品可能在不同时刻开始加工；a＝{a
i
}(1≤i≤n)为所有工序的集合，m＝{m
j
}(1≤j≤m)为所有设备集合，matrix
ij
为第i道工序在第j台设备上加工的矩阵集合，为第i道工序在第j台设备上的加工时间，为第i道工序在第j台设备上的开始加工时间，为第i道工序在第k台设备上的完工时间，em
j
为设备j上的完工时间，则有：目标函数：min(max(em
j
)),j＝1,2,
…
,m.
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(1)subject to：to：式(1)表示优化目标：最小化复杂产品完工时间；式(2)表示复杂产品工序的结构约束关系，即第(i+1)道工序必须在第i道工序加工完成后才能开始加工；式(3)表示设备系统的
约束关系，即在同一台设备m
k
上，第p道工序必须在第q道工序加工完成后才能开始加工。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述层优先级定义为：将工序调度的优先顺序定义为层优先级，假设产品加工工艺树有n层，则将根节点工序的优先级定义为1；根节点工序的所有后裔节点工序的优先级定义为2，同层工序节点作为兄弟节点；以此类推，直到第n层的所有节点的优先级定义为n；定义根节点工序的优先级最低，第n层上工序的优先级最高。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述工序设备矩阵表定义为：设矩阵fis＝a
i
m
j
表示柔性综合调度系统，横向量为设备序列{m
m
}、纵向量为工序序列{a
n
}，二者的交叉点为工序在不同设备上的加工时间，为如式(4)所示：6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述设备优先级定义为：假设柔性综合调度系统有m台加工设备序列{m1,m2,
…
,m
m
}，以加工工序数量之和作为设备优先级的定义，即加工工序数量最少的设备优先级最低为1，加工工序数量次多的设备优先级为2，以此类推，加工工序数量最多的设备优先级最高，允许存在相同的设备优先级。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述调度标尺定义为：定义为柔性综合调度系统中的调度标尺，表示第i道工序在第m台设备的加工结束时间，以最小化作为标准，为待调度工序从柔性综合调度系统里分配加工设备。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述柔性综合调度的时间复杂度为max(o(n),o(n2))＝o(n2)；其中建立工序设备矩阵表的时间复杂度为o(n2)，计算设备优先级的时间复杂度为o(n)。9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8任一项所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明提出动态调整设备优先级的柔性综合调度方法。所述方法在横向优化方面，采用优先调度层级较高的工序和优先调度加工时长较短的工序的策略，提高了工序并行加工的力度；在纵向优化方面，提出了最小化调度标尺调整设备优先级策略，提高了设备系统紧凑加工的力度，进而实现了复杂产品加工用时最短的优化目标。实验结果表明，本发明所述方法相较于相同研究领域的算法，同步实现了复杂产品加工用时更短、柔性设备系统整体利用率更高的优化目标，达到了更优。因而为解决柔性综合调度问题提供了新的方法，扩展了解决问题的思路，有一定理论和实际意义。定理论和实际意义。定理论和实际意义。


技术研发人员：谭振江 周伟 孙明 邹晓辉 孙宏宇 马嘉怡 周芃玮
受保护的技术使用者：吉林师范大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/9