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申请/专利权人：北京大学

摘要：本发明公布了一种基于联合优化模型和多指标耦合的生产决策方法，多指标包括产品质量、工单调度、机器可靠性；利用采集到的工业生产工程中的机器退化、产品质量和系统消耗资本信息，建立基于质量‑调度‑可靠性的联合优化模型，再设计适应性算法求解，实现制造智能制造决策。采用本发明方法，可实现高端制造业有效利用平台集成信息，挖掘多方面决策耦合关系，提高决策的准确性，实现在低成本、高效率情况下达到提交产品的高质量化。

主权项：1.一种基于联合优化模型和多指标耦合的生产决策方法，多指标包括产品质量、工单调度、机器可靠性QRP；其特征是，利用采集到的工业生产工程中的机器退化、产品质量和系统消耗资本信息，建立基于质量-调度-可靠性的联合优化模型，再设计适应性算法求解，实现智能制造决策；包括如下步骤：1建立生产工单分配约束；每个工单只在一台机器上加工，且机器加工完一个工单后，该机器上的下一个工单立即被加工；生产工单分配约束表示为式1-4： 其中，xj,i∈{0,1}，xi,k∈{0,1}；对应式7-8；前者取1时表示工单i排在工单j后加工，取0时表示其他情况；后者取1时表示工单i被安排在机器k上加工，取0时表示其他情况；同时，工单i的开始加工时间晚于工单j的加工完成时间加上约束式5中的维护成本中的时间成本，工单i的完成时间晚于约束式6中工单的开始时间与实际处理时间之和； 其中Si≥0,Ci≥0，分别表示工单i的启动时间和完成时间；式7-9的约束决定与工单分配相关的决策变量的范围；pj为工单j的加工时间；zi∈{0,1}，yi,g∈{0,1}；表示机器k进行CM所需的标准时间；M为正数；2建立生产机器维护约束；维护行动在工单完成后确定；两种不同类型的维护活动应连续或同步执行，根据约束式10决定；约束式11为一次联合维护中预防性维修PM所耗费的时间；同时，一台机器的两个PM活动不在同一个维护时间段内中，见式12-13；当一台机器发生故障时执行改善性维修CM时的约束为式14； 其中zi∈{0,1}，yi,g∈{0,1}；前者取1时表示在工单i加工完后立刻进行CM维护，取0时表示其他状态；后者取1时表示在工单i加工完后立刻进行PM的联合维护，且该维护属于联合维护组g，取0时表示其他状态；τg≥0表示联合维护组g的维护时间；式15-16表示的约束确保维护过程中决策变量的范围；和分别表示机器k的PM标准维修时间和标准启动时间；Lk表示机器k需要进行CM维护的状态阈值；W′i，k表示机器k在加工工单i后预估的机器状态；3建立在QPR-交互影响下的产品质量、工单调度和机器可靠性三个关键因素的动态变化描述，包括：31对退化路径的表示：生产中机器的退化状态表示为: 式20中，当y＝0时，对应的函数关系fx,y的取值为x，表示执行PM维护操作；式18中的Δti为工单i′与工单i的开始时间之间的时间间隔，且不考虑维护时间；式20中的表示不完美的维护方式PM的相关项为：机器的状态Wj,k和其中，当机器k进行过CM时，表示从最近一次CM后该机器进行PM的次数；若机器k未进行过CM时，表示从该机器启动后进行PM的总次数；ΔWi,k表示机器在处理一个任务后的退化变化；表示机器k在处理不合格工单i后的磨损量，描述为正态分布其中表示处理一个合格工单i后机器的磨损量，其中如果工单i是合格的，那么否则ΔVi,k表示由外部环境引起的影响；Δti代表机器加工工单开始时间与期望维护时间的下一个工单之间的时间间隔；Δni,k表示用正态分布生成的随机项；32对质量状态进行表示；输出产品的质量由调度方法分配的对应机器的退化状态，以及工单初始质量的状态共同决定；得到产品的质量特征Di,q，表示如下: 其中，υk,q表示工单的初始质量；Ak,q,Bk,q和ρk,q为系数矩阵，εk,q为噪声变量的向量；对于产品质量采用给定的产品标准规格和标准阈值Thi,q判定是否合格，表示为： 当质量标志时，产品为合格；为不合格产品数量，为合格产品数量；33对工单实际处理时间的表示；生产中的实际处理时间pi表示为： 其中η为退化影响因子；Oi,k表示工单i在机器k处于完好状态时的加工所需时间；4重新调度；设计一种部分重新调度的方法，当次品率达到阈值时执行；表示为：ru≥NuNs+Nu,式27其中ru为次品率阈值；并设计适应度函数对每次重新调度的结果进行评估，函数表示为： 其中，和分别为生产过程中标准产品的数量、机器维护花费的资金成本和在lth重新调度后新结果的加工完成时间；5建立目标函数；建立的目标函数由所有工单的最大完成时间Cmax和全部机器的维护成本Cm组成，其中Cm是CM成本和PM成本的总和；目标函数表示如下: 6设计一种双模式结合方法，求解优化模型；双模式结合方法由静态优化和在线动态提升组成；在静态优化部分，按照初始调度方案进行加工；在线提升部分，考虑不合格品的再加工，根据实际情况对剩余工单进行重新调度；重新调度具体采用由工单交换和工单插入算子组成的快速局部搜索算法；通过上述步骤，实现基于联合优化模型和质量-调度-可靠性耦合关系的决策方法。

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百度查询： 北京大学 基于联合优化模型和多指标耦合的生产决策方法