非量产模式下基于约束加优先权值调度技术与算法—吴序一王志勇伍晓宇等 非量产模式下基于约束加优先权值调度技术与算法 吴序一13王志勇3伍晓宇!陈锦盛12 1.深圳大学,深圳,5180602.佛罗里达国际大学,迈阿密,美国,FL33174 3.深圳标准技术研究院,深圳518033 要:根据面向网络协同制造的需要及非量产的特点,对该生产模式进行一种新的调度目 标并行分解,提出了“先于完成”时间约束Cm1和“先于开始”时间约柬C-n、目标链接约束Cn 以及目标链G等概念定义。在此基础上分析了协作多目标时的物料资源竞争和设备资源 竟争,提出了基于约東的加优先权值调度算法,该算法能有效解决非量产模式下的排程调度 问题 关键词:非量产,目标约束,生产调度,网络协同制道 中图分类号:TP391.72 文章纲号:1004-132X(2008S1-0161-07 Scheduling Tecnology ad Algorithm Based on Priority Constraints in Job Shop Mode Wu Xuyi.3 Wang Zhiyong Wu Xiaoyu Chen Chinshen'2 Shenzhen University, Shenzhen, Guangdong, 518060 2. Florida International University, Miami, USA, FL33174 3. Shenzhen Institute of Standards and Technology, Shenzhen, Guangdong, 518033 Abstract: According to the special characteristics of job shop mode facing to network cooperative manufacture, the scheduled goal can be decomposed in a parallel way. and the definitions of"Finish No Late Than"time constraint Cnlt, the "Start No Late Than"time constraint Canlt, goal chain con straint Chain and goal chain Chain were proposed. Based on such constraints, competitions of material re sources and equipment resources when coordinating multiple goals were analyzed. And a simple algo rithm based on priority constraints was brought out. It can solve the Job Shop schedule problems effi Ciency Key words shop; goal constraint; scheduling; network cooperative manufacture 0引言 优先权值的算法,并在网络协同制造系统E 制造过程中对生产计划、生产调度的要求越 proms上进行了实现 来越高,由此产生了各类生产调度、生产计划排程 调度平台相关约束分析 系统。然而,在不同行业、不同制造背景下系统所 考虑的问题各异,以广东顺德某大型模具制造厂1.1目标任务分解 为例,其生产模式是按订单、小批量单件非量产模 在生产中为了完成模具产品的制造,通常将 式,对于模具的生产要求主要体现在需要将其做总任务分解为多级多子目标,通过各子目标间的 得又快又好,并按时交货,对于这种典型的非量相互协作满足各约束最终实现产品的制造。在传 产模式,主要考虑生产工序的各种时间约束、工序统的生产制造中,通常以BOM表为中心来完成 间的链接约束以及资源竞争问题。同时,现代化任务分解,建立BOM表非常关键。然而,在实际 制造还要求多部门甚至多企业进行协同制造,因生产中发现,若采用图1所示的传统的完全串行 此需要系统能充分考虑协同制造的情况 化的目标任务分解来构建调度平台架构,则平台 目前,国内外有很多学者从事生产调度方面对底层子目标的管理、监控完全依赖于BOM表 的研究1-3,并提出了形式、特长各异的算法然这种串行的分解可能限制实际生产效率的提高, 而多数研究是在理论或者模型仿真上进行的,能其产生原因主要是模具设计制造过程的短时性 够应用到实践中指导生产的极少。本文致力于面多变性。BOM表本身的完成也是子目标之一,它 向应用的非量产计划调度问题的约束调度技术研所产生的约束却可能是全局性的。例如,对于某 究,在此基础上提出一种结构简单的基于约束加些简单的塑胶模,在具备产品规格书、草图等而 收稿日期:2005-06-15 BOM表尚未建立的情况下,若按照传统的分解模 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50235024) 式,设计部门将等待BOM表的完成才开始设计, ·161· 201994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
非 产棋式下墓于约束加优先权值调度技术 与算法 — 昊 序一 王 志勇 伍晓宇等 非量产模式下基于约束加优先权值调度技术与算法 吴序一 ’, 王 志 勇 伍 晓 宇 ’ 陈锦盛 , , 深 匀, 大 学 , 深 匀, , 佛 罗里 达 国 际 大 学 , 迈 阿 密 , 美 国 , 深 匀 标 准技术研 究院 , 深 匀, 摘要 根 据 面 向 网络协 同制造 的 需要及 非 产的特点 , 对该 生 产模 式进行 一 种 新 的调 度 目 标 并行 分 解 , 提 出 了 “ 先 于 完成 ” 时 间约 束 和 “ 先 于 开 始 ” 时 间 约 束 ‘ 、 、 目标链接 约 束 、 以 及 目标 链 ‘ 。 等概 念 定义 。 在此 基础 上 分 析 了协 作 多 目标 时 的 物料 资源 竟 争和 设 备 资源 竟争 , 提 出 了基 于约束的加 优 先权 值 调 度 算法 , 该 算法 能 有效 解决 非 童 产模 式 下 的排 程 调 度 问题 。 关健 词 非量产 , 目标约束 , 生产调 度 , 网络协同制造 中圈分类号 文章编号 一 一 一 五 心 五 五 · , ‘, , , , , , , , , , , , “ , , 司 , “ , , , , ‘ 。 ‘ 。。 , 竺 引言 制造过程 中对 生 产计 划 、 生 产 调 度 的要 求越 来越高 , 由此产生 了各类生产调度 、 生产计划排程 系统 。 然而 , 在不 同行业 、 不 同制造背景下 系统所 考虑的问题各异 , 以广东顺 德某大型 模具 制造 厂 为例 , 其生 产模式是按订单 、 小批 量单件非量产模 式 , 对 于模具 的生 产要 求主要 体现 在需要 将其做 得又快又好 , 并按时交货 , 对 于这种典型 的非量 产模式 , 主要考虑生 产工序的各种时间约束 、 工 序 间的链接约束 以及 资派竞争问题 。 同时 , 现 代化 制造还 要求多部 门甚 至 多企 业 进 行协 同制 造 , 因 此 需要 系统能充分考虑协同制造 的情况 。 目前 , 国内外有很 多学者 从事生 产 调 度方 面 的研究〔, 一 〕, 并提 出 了形 式 、 特 长各异 的算法 , 然 而 多数研究是在理论 或者模型仿 真上 进 行 的 , 能 够应用 到实践 中指导生产的极少 。 本文致力于面 向应 用 的非 产计划调度问题 的约束调度技术研 究 , 在此基础 上 提 出一 种结构简单 的基 于 约 束 加 收稿 日期 一 一 ‘ 金项 目 国家 自然科学鑫金资助项 目 优先权值 的算法 , 并 在 网 络 协 同 制 造 系 统 一 上 进行 了实现 调度平 台相关约束分析 目标任务分解 在生 产中为了完成模具 产品 的制造 , 通 常将 总任务分解 为多级 多 子 目标 , 通 过 各子 目标 间 的 相互 协作满足各约束最终实现产品 的制造 。 在传 统 的生产制 造 中 , 通 常 以 表 为 中心 来 完成 任务分解 , 建立 表非 常关键 。 然 而 , 在实际 生产 中发 现 , 若采用 图 所 示 的传统 的完 全 串行 化 的 目标任务分解来构建调 度平 台架构 , 则平 台 对底层子 目标 的管理 、 监 控 完全依 赖于 表 。 这种串行 的分解 可 能 限制 实际 生产 效率 的提 高 , 其产生原 因主要 是模具设 计 制造 过 程 的短 时性 、 多变性 。 表本身的完成也是子 目标之一 , 它 所 产生 的约 束 却可 能是 全 局 性 的 。 例 如 , 对 于 某 些 简单 的 塑胶 模 , 在 具 备产 品 规 格 书 、 草 图 等 而 表 尚未建立 的情况 下 , 若按 照 传统 的分 解模 式 , 设 计部门将等待 表 的 完成 才开 始设 计
中国机械工程第17卷增刊2006年8月 生产订单(总任务) 的目标。为了保证目标完成的准时、高效,通常需 要对目标的完成在时间上进行一定的约束,通过 制品 制品 子目标满足各种约束最终达到总任务目标的准时 完成。 为便于进一步应用各种算法计算,我们在任 务分解的基础上引入时间关系的逻辑化形式,对 设计任务 设计任务 各种目标约束进行数学描述:①目标的状态存在 生产任务][生产任务 生产任务 描述谓词 Holds-on(G,S,a)表示目标G在时 间区间a上存在状态S, Holds-at(G,S,t)表示 图1传统目标任务分解 目标G在时刻t上存在状态S;②函数if(a)表 而生产部门等待的周期将更长。造成的结果将可 示时间区同a的始时;Q函教mp(a)表示时 能是,要么按照分解任务一步步做下去最终生产 间区属a的结束时刻团6表示任一微小时间区间 周期拖到很长甚至无法按时交货要么轴开生产量,)表示间隔时间段代数量(正向于时间方向 管理系统的监控直接开工最终造成系筑的失数与为正,反之为负) 生产管理的素乱。而实际情况是,设计部门即可 同时我们定义目标具备四种标准状态:NW 开始进行各种图纸设计,甚至生产部门可以同时OP、Ps、CL,当在任务规划中新建目标任务时其 或在适当时候对某些都件开始进行加工,若生产状态为NW(aew);在目标操作过程中时其状态 调度平台允许且能有效地进行生产监控与调度 为OP( operation);当操作过程因某种原因暂停时 则将形成一种多目标并行协作的关系,从而摆脱其状态为PS( pause);当操作正常结束目标完成 了传统生产模式下的一些生产约束,可以更高效 并关闭时其状态为CL( close)。 快速地完成模具制造任务。 在系统中我们定义了两种目标时间约束:“先 基于以上考虑,对于模具制造的目标任务分于完成”时间约束C和“先于开始”时间约束 解我们在保证生产制造规范有序的前提下采用 了更灵活的分解方法如图2所示。这种分解模 定义1Cm={|(彐8)[8=t 式并非弱化BOM表的各种作用,其目的只是对 sp(a)≥0,其中, Holds-on(G,P,a)且 于总任务的达成降低BOM表建立对全局非必要 Holds-at(G,CL,t)]},由函数Chm(G,t)表示 的约束作用,因为BOM与设计任务和生产任务这种约束关系 是一种相对独立同时又密切相关的关系。这种结 定义2Cm={|(3)[b=t 构使得调度平台允许各种可能的生产情况发生,mf(a)≥0,其中, Holds-on(G,OP,a)且 从而得以有效地监控、调度各子目标,真正形成 Holds-at(G,OP,t)},由函数Cm(G,t)表示 种多目标并行协作的关系。但必须指出的是,当这种约束关系 利用BOM表做多目标全局自动排程调度时,建 定义1“先于完成”时间约束C的甘特图描 立正确的BOM表还是不可或缺的 述如图3所示,表示当目标G受Cm1的时间约束 生产订单〔总任务 时其任务的操作完成时间必须先于约束时间t这 种约束限制主要适用于模具交货时间非常明确的 制品 图3“先于宪成”时间的束C 情况,任务分解后的各阶段里程碑式子目标受此 约束以保证及时交货。需要指出的是,在保证 图2E-poms任务分解 sp(a)≤t的前提下应该尽量减小两者的差值 1.2目标时间约束 以期减少约束的过度作用而造成成本增加。 经过任务的分解,各任务的完成将达成一定 定义2“先于开始”时间约束C1的甘特图描 ·162· 201994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
中国机 械工程 第 卷增刊 年 月 生 产 订单 总任务 设计任务 生产任务 生产任务 以 设计任务 圈 传统 目标任务分解 而 生 产部门等待的周期将更长 。 造成的结果将可 能是 , 要 么按 照分解任务一 步步做下 去最 终生产 周期拖到很长甚 至无 法按时交货 , 要 么 抛开 生 产 管理 系统的监控直接开工最终造成系统的失效与 生产管理 的紊乱 。 而 实际情况 是 , 设 计部 门即可 开 始进行各种 图纸设计 , 甚 至 生 产部 门可 以 同时 或在适 当时候对 某些 部件开 始进 行加工 , 若生 产 调度平 台允许且 能有效地 进行生 产 监 控 与调 度 , 则将形 成一 种多 目标并行协作的关 系 , 从 而摆脱 了传统生产模式下 的一些生产约束 , 可 以更高效 、 快速地完成模具制造任务 。 基于 以上考虑 , 对 于模具 制造的 目标任务分 解 , 我们在保证 生产制造规范有序的前提下 采用 了更灵 活的分解方法 , 如图 所示 。 这种分解模 式并非弱化 表的各种作用 , , 其 目的只 是对 于总任务的达成降低 表建立 对 全局 非必 要 的约束作用 , 因为 与设计任务 和 生 产任务 是一种相对独立 同时又密切相关 的关系 。 这种结 构使得 调 度平 台允许 各种可 能 的 生产情 况 发 生 , 从而得 以有效地监控 、 调 度各子 目标 , 真正形 成一 种多 目标并行 协作 的关系 。 但必 须指 出 的是 , 当 利用 表做多 目标全局 自动排程 调 度 时 , 建 立 正确的 表还是不 可或缺的 。 生产订单 总任务 石 日 以 ‘ 任务 咪 咪 磷 味 咪 卜 的 目标 。 为了保证 目标完成的准时 、 高效 , 通 常需 要对 目标的完成在 时间 上 进行一 定 的约束 , 通 过 子 目标满足各种约束最终达 到总任务 目标 的准时 完成 。 为便于进一 步应用各种算法 计算 , 我们在任 务分解 的基础上 引人 时间关系 的逻 辑化形式 , 对 各种 目标约束进 行 数学描述 ①目标 的状态存在 描述谓词川 一 , , 表示 目标 在 时 间 区 间 上存在状 态 , 一 , , 表示 目标 在时刻 上存在状态 ② 函数 表 示 时间 区间 的开 始时刻 ③函数 表示 时 间区间 的结束时刻 ④占表示任一微小时间区 间 量 ⑤ 表示 间隔时间段代数量 正 向于 时间方 向 为正 , 反之为负 。 同时我们定义 目标具 备四种标准状态 、 、 、 。 当在任务规 划 中新 建 目标 任务时其 状态为 在 目标操 作过程 中时其状态 为 。 当操作过程 因某种原 因暂停时 其状态 为 当操作正 常结束 目标完成 并关闭时其状态 为 。 。 在系统中我们定义 了两种 目标时间约束 “ 先 于完成 ” 时 间约束 司 和 “ 先于 开 始 ” 时间约束 。 定义 , 〕占 〔占 一 , 其 中 , 亏 一 , , 且 一 , , 〕 , 由函数 、 , 表示 这种约束关系 。 走义 “ , 日占 〔占 一 , 其 中 , 一 , , 且 一 , , , 由函数 , , 表示 这种约束关 系 。 定义 “ 先于 完成 ” 时间约束 的甘特图描 述如图 所示 , 表示 当目标 受 。 的时间约束 时其任务的操作完成时 间必须先于约束时间 。 这 种约束限制主要适用 于模具交货时间非常明确的 二 《 圈 一 皿 任 务分解 目标 时 间约束 经 过任务 的分解 , 各任务 的完 成将 达 成 一 定 圈 “ 先于 完成 ” 时间约柬 耘 情况 , 任务分解后 的各 阶段 里程 碑 式子 目标 受此 约束以姆 证 及 时 交 货 。 需 要 指 出 的 是 , 在 保 证 成 的前 提下 应 该 尽 量 减 小 两 者 的差 值 以期减少 约束 的过 度作 用 而 造 成成本增加 。 定义 “ 先 于开 始 ” 时间约 束 ‘ 的甘特图描
非量产模式下基于约束加优先权值调度技术与算法一吴序一王志勇伍晓宇等 述如图4所示,表示当目标G受CM的时间约束 其中又分两种情况:①L1(30[6=生产上则反映为满足生产工艺流程的整个或部分 mf(a1)-黜p(a1)-L≥0,其中, Hodson(G,工序链 OP,a)且 Holds-on(G,OP,a)]},当满足这种1.4多目标达成的资源竞争约束 约束时,称G为G的具有间隔时间段代数量L的 目标的达成需要各种资源,在资源相对目标 前置目标G=,由函数Chn(G,G,L)表示这种有限的情况下必将形成多目标达成的资源竞争 约束关系 对于模具制造这种按订单、非量产模式,其基本原 定义3目标链接约束Cm的甘特图描述如图料一般都可以按照订单提前做好准备,且由于都 5所示,表示当目标G受具有间隔为L的目标G;是小批量甚至单件的生产,所以很难形成根目标 的链接约束C时,G操作开始时间inf(a,)必间物料资源的激烈竞争。而对于同级别且互相不 须在G操作结束时间p(a)加上间隔L后的某存在链接约束的子目标,则可能由于目标作用对 时刻开始,即以p(a)+L≤if(a)或L≤象相同而存在多目标对同一物料资源的竞争约 inf (a )-sup(ai) 束。此外,对于生产中的设备资源,尤其是价格昂 Cebi 贵、数量有限的高等级设备,也普遍存在多目标的 资源竞争 1.4.1物料资澴争约 对于某个目标G的达成所需要的物料资源 M。一般含有若干不同物料资源,表示为M n(a, )sp(a,) mc1,mc2,mn](n≥1)。以目标只有一个物 (a)L≤mf(a1)一(a)<0的情况 料资源为例,如具有相同根目标的目标G1和目标 G2的物料资源分别为M1=[mc-],Ma2 [ma-1],若mo-1=m21且两目标间没有先后链 接约束关系,即两目标物料资源相同但未形成目 标链,则两目标将受物料资源竞争约束,虽然相对 独立但也不能并行完成而必须有先后次序。与前 p(a;)i∫(a,) 文描述链接约束关系不同的是,目标间的先后次 序是可交换的,如模具加工中,对同一工件若有两 (b)0≤L≤加(a)一黜p(a)的情况 道工序没有先后的工艺链接约束,则分别完成两 日5自标豔技的束Ca 个目标的这两道工序就存在上述的物料资源约束 201994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
非 产模式下基 于约束加优先权值调度技术与算法 — 吴序一 王 志勇 伍晓宇等 述如图 所示 , 表示 当目标 受 的时间约 束 时其任务的操作开始时间必须先于约束时 间 。 这 种约束主要适 用 于对 模具交货时 间有要 求 , 但允 许模具在一定 时间段 内完成 的情况 。 一 般根 据经 验公式计算出模具 的估计生产周期及里程碑式子 周期 , 并计算 出 “ 先 于 开 始 ” 约束时 间 , 使里 程 碑 式最初子 目标满足约束即可 。 动 《 圈 “ 先于开蜻 ” 时间约束 认 目标链 接约柬 总 目标 的达成是 以各级子 目标 的完成来实现 的 , 在这个过程 中各子 目标 的协作存在着约束关 系 。 生产 中的工艺链约束关系就属于这一类 , 我们 将其定义为 目标链接约束 如 。 。 定 义 ‘ , 场 , 日的 , 认 一 二 ‘ 一 妻 , 其 中 , , 印 , 。‘ 且 场 己 一 。 , , , 〕 , 当满足这种 约束时 , 称 ‘ 为 , 的具有间隔时间段代数量 的 前里 目标 阶 , 由函数 亡‘ 。。 ‘ , , 表示这种 约束关系 。 定义 目标链接约束 ‘ 的甘特图描述 如图 所示 , 表示 当目标 乓 受具有间隔为 的 目标 ‘ 的链接约束 抽 。。 时 , 操作开 始时间 , 必 须在 ‘ 操作结束时间 ‘ 加上 间隔 后 的某 一 时刻开始 , 即 二 , 或 , 一 二 ‘ 。 沁, 匕龙 了 , , 。‘ 《 加 , 一 二 ‘ 的情况 口 『 曰 , ‘ , 匡七 , 之 , 万 ‘ ’ , 少 , 《 ‘ 加 约 一 二 ‘ 的情况 圈 目标挂彼的柬 如 其 中又 分两 种情况 ① , 这种情况便是 前面进行 目标任务分解 时遇 到 的那种 目标间 既存 在一定前后 工 艺链 接约束 , 又 存在 一 定 程度上 的 并行协作的约束 , 相对 于下 面一 种链 接约束 , 这 种 链 接约束在 允 许 的 情 况 下 可 有 效 地 提 高生 产 效 率 ② , 这 种链 接约束较上 面 一种链接约 束 在时间上显得较为宽松 , 但在某些 特 殊 任务 的 完 成中则普遍存在 , 如模具 经 某些 表面 处 理 或 热处 理后需放置一段 时间方可进 人下 一 工序的加工 。 定义 特别地 , 当多个 目标 , , … , 。 满足 、。 ‘ , 二 , ‘ , , … , 一 时 , 称 仅‘ 。 , , , … , , 〕 为 一 目标链 , 。‘、 。 习 。 、十 艺 ‘ 表示 。、 。 的理 论 总时间 区 间 。 同时 、 。 , 表 示 , , , , 。、 。 , 表示 。 , , , 。 目标链 的描述在实际 生 产 中普遍 存在 , 几 乎 所有 的 目标分解到最底层 的子 目标后 都可 以用 目 标链的定义来描述整 个 目标 的达 成过 程 , 在模具 生 产上则反 映为满足生 产工 艺流程 的整个或部分 工 序链 。 多 目标达成的资源竞争约束 目标的达 成需要 各种 资源 , 在资源 相对 目标 有 限的情况下必 将形成多 目标达成的资源 竞争 。 对于模具制造这 种按订单 、 非量产模式 , 其基本原 料一般都可 以按照 订 单提前做好 准备 , 且 由于 都 是小批量 、 甚 至单件的生产 , 所 以很难形成根 目标 间物料资源 的激烈竞争 。 而 对 于 同级 别且 互 相 不 存在链接约束的子 目标 , 则 可 能 由于 目标 作用 对 象相同而存在 多 目标对 同一 物料 资源 的竟 争约 束 。 此外 , 对 于 生 产 中的设 备资源 , 尤其是价格 昂 贵 、 数量有限的高等级设备 , 也普遍存在多 目标 的 资源竞争 。 物料资摄义争约来 对 于某个 目标 的 达 成 所 需 要 的物 料 资源 一 般含 有 若 干 不 同物 料 资源 , 表示 为 七 〔 , 。 , … 。 , 》 。 以 目标只有一 个物 料资源 为例 , 如具有相 同根 目标 的 目标 , 和 目标 味 的物 料 资 源 分 别 为 乙 【 。一 〕决编 。一 , 若 一 卜 且 两 目标 间没 有先后 链 接 约束关 系 , 即两 目标 物 料 资源 相 同但未形成 目 标链 , 则两 目标将受物料资源 竞争约束 , 虽然相对 独立但也 不能并行完成而 必 须 有 先后 次 序 与前 文描述链 接约束关 系不 同的是 , 目标 间 的先后 次 序是 可 交换 的 , 如模具加工 中 , 对 同一工 件若有 两 道工序没 有先后 的工 艺链 接约 束 , 则 分 别完 成 两 个 目标 的这 两道 工序就存在上 述 的物料 资源 约束 ·
中国机械工程第17卷增刊2006年8月 关系。 Maintain进行排程时,将停工列表里的停工时段 1.4.2设音资罩皇约 视为已经排程完毕的虚拟目标任务,占用设备的 用W=[w1,w2,…wn](n≥1)表示同型号该段工作时间。一般,目标任务只能在虚拟目标任 设备或可进行相同加工任务的设备组。设备需要务之外的工作时间进行排程。需要注意的是,在条 定的人工操作或管理,而在生产中有明确的组件许可的情况下,某些设备可实现无人值守加工, 织架构,因此将设备纳入组织架构中(图6)这样对于这类设备,在状态为 Sleep的停工时段内仍 在多部门协作时可区分各设备,使调度平台能够然可能继续工作 进行有效监控。 根据停工时段对不同特点设备的影响将设备 cNC-】 资源进行分类,以满足排程算法对解决实际问题 的兼容性。例如,对于数控机宋(CNC)、数控电火 花放电机(EDM)等,一般人工只需对机器编好程 序后即可高开,完全可以实现无人值守加工,因 Dept. 2 此,邸箧工人下班,机器依然有可能在进行加工。 但对于普通车床,其加工过程需要人工全程操控, 只要操作工人下班,加工就必须中断。当然,这种 加工也有其优势,那就是当有新任务到达需要优 Wacs-I-a 先加工时,可先中断当前加工任务来完成新任务 等待完成新任务后继续前面中断任务的加工。 Dept 2 基于此,将设备资源分为三类:①不可中断 EDM-1- 可切人(CNC、EDM等);②不可中断、不可切人 (与①类相似,但需要人工值守);③可中断 图6设备组织架构与协作 (普通车床、铣床等)。其中,“不可中断”是指加工 当发生多目标资源竞争时,多目标相对于同 一设备类资源是一种“多对一”的关系根据协作可继续,而无法中断当前任务优先进行新任务加 范围的不同同一设备类资源的多寡也是变动的。工;“可切入”是指加工任务在非停工时段开始后 所以根据协作的变动范围以函数W()来表示协即使遇到停工时段仍可继续进行直到目标任务完 作范围内某类设备资源的加工能力其中h表示成,但在停工时段无G 该范围内的设备资源数量例如图6中,若协作范法自动开始新任务; 围为 Factory1内部,则Wcc(h)=Wc(n);若 不可切人”是指加工 协作范围为 Factory1与 Factory2,则Wcc(h) 任务在非停工时段开 Wcwc(n+k)。 始后遇到停工时段无 欠义5对应于某调度时间段内的目标链法继续。第二类设备(a)不可中断可切人 (W1(hy),W22),…,Ww,h,)、达成时间区间链时又是“不可中断’ Gdn=(G1,C2,…,G),有设备资源链Wm=资源是“不可切入”同 Achi=(a1,a2,…,an)和间隔时间链Ln 因此必须移去部分停 (L1,L2…,L)。当x个目标链在某时间区间a内工时段,即安排工人 发生交又使用相同设备资源W(h)时,若h大于加班值守任务加工; 等于交又目标数x时竞争尚不存在,而当h小于对于“可中断”类设备(b)不可中断不可切入 甚至远小于x时就形成资源竞争约束。 资源,则无“可切入”G 1.4.3工时与设音澴分龔 或“不可切人”。 设备资源需要人工操控,另外,发生故障时也 图7所示是加工 必须暂停工作,因此需要设置设备日历供排程参任务在三类设备资源 a: +a=a 考。为简化系统模型,日历只标出设备停工时段。上与停工时段关系的 另外为了简化算法,以虚拟目标任务Gv来表示一甘特图描述。在第 (c)可中断 个停工时段任务状态一般为S!ep,若是机器故类设备中,加工任务图7加工任务在三类设备上 障或维护等无法加工的停工则其状态为 与傅工时段的关系 164 201994-2009ChinaaCademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
中国机械工 程第 卷增刊 年 月 关系 。 设备资报免争约来 用 , , … , 表示 同型号 设备或可进行 相 同加工 任务 的设 备组 。 设 备需要 一定的人工操作或管理 , 而 在生产 中有 明确 的组 织架构 , 因此将设备纳人组织 架构 中 图 。 这样 在 多部 门协作时可 区 分各设 备 , 使调 度平 台能够 进行有效监控 。 改卜 卜 俄 , 一 一 川卜 卜 心 一 一 一 、 圈 设 备组织架构与协作 当发生 多 目标资源竞争时 , 多 目标相对 于 同 一设备类资源是一种 “ 多对一 ” 的关 系 。 根 据协作 范围的不 同 , 同一设备类资源 的多寡也是变动的 。 所 以根据协作的变动范 围以 函数 来表示 协 作范围内某类设备资源 的加工 能力 , 其 中 表示 该范围内的设备资源数量 。 例如图 中 , 若协作范 围为 内部 , 则 若 协作范围为 与 , 则 ‘ 毗 。 定义 对应 于 某 调 度 时 间 段 内的 目标链 ‘ 。 , , , … , 。 , 有设备资源 链 , , … , , , 、 达 成时 间 区 间链 。‘ 。。 , , … , , 和 间 隔 时 间 链 。、。。 , , … , 。 。 当 个 目标链在某 时间 区间 内 发生交叉 使用 相同设 备资源 时 , 若 大于 等于交 叉 目标 数 时竞争 尚不 存在 , 而 当 小 于 甚 至远 小 于 时就形 成资源 竞争约束 。 停工 时段匀伙备资派分类 设备资源需要人 工操控 , 另外 , 发生 故障时也 必须暂停工作 , 因此 需要 设 置 设 备 日历 供排程 参 考 。 为 简化 系统模型 , 日历 只标 出设 备停工 时段 。 另外 为 了简化算法 , 以虚拟 目标任务 来表示一 个停 工 时段 。 任务状 态 一 般 为 , 若 是 机 器 故 障 或 维 护 等 无 法 加 工 的 停 工 则 其 状 态 为 · 。 进行排程时 , 将停工 列表里 的停工 时段 视为已经排程完毕的虚拟 目标任务 , 占用设 备的 该段工作时间 。 一般 , 目标任务 只能在虚拟 目标任 务之外的工作时间进行排程 。 需要注意的是 , 在条 件许可 的情况下 , 某些设备可实现无人值守加工 , 对于这类设备 , 在 状态 为 的停工 时段 内仍 然可能继续工作 。 根据停工 时段对不 同特点设备的影响将设备 资源进行分类 , 以 满足排程算法 对解决实际 问题 的兼容性 。 例如 , 对 于数控机 床 、 数控电火 花放电机 等 , 一般人工 只需对机器编好程 序后 即可 离开 , 完全 可 以实现 无 人 值守加工 , 因 此 , 即使工 人 下 班 , 机 器依然有 可能在进行加工 。 但对于普通 车床 , 其加工过程需要人工全程操控 , 只要操作工人 下 班 , 加工 就 必须 中断 。 当然 , 这 种 加工 也有其优势 , 那就是 当有新任务到达 需要 优 先加工 时 , 可先 中断当前加工任务来完成新任务 , 等待完成新任务后 继续前面 中断任务 的加工 。 基于此 , 将设备资源 分 为三类 ① 不 可 中断 、 可切人 、 等 ② 不 可 中断 、 不 可 切 人 与 ① 类 相 似 , 但 需 要 人 工 值 守 ③ 可 中 断 普通车床 、 铣床等 。 其中 , “ 不 可 中断 ” 是指加工 任务一旦 开始则新到加工任务必须等待其完成方 可继续 , 而无 法 中断当前任务优先进行新任务加 工 “ 可切人 ” 是指加工 任务在非停工 时段 开 始后 即使遇到停工 时段仍可继续进行直到 目标任务完 成 , 但 在 停 工 时 段 无 法 自动 开 始 新 任 务 “ 不 可切人 ” 是指 加 工 任务在非停工 时段 开 始后 遇 到停 工 时段 无 法 继 续 。 第 二 类 设 备 资源是 “ 不 可 切 人 ” 同 时 又 是 “ 不 可 中 断 ” , 因此 必 须移去 部分停 工 时 段 , 即 安 排 工 人 加班 值 守 任 务 加 工 对 于 “ 可 中断 ” 类 设 备 资源 , 则 无 “ 可 切 人 ” 或 “ 不可切人 ” 。 图 所 示 是 加 工 任务 在三 类设 备 资源 上 与停工 时 段 关 系 的 甘 特 图 描 述 。 在 第 一 不可 中断 , 可 切人 不 可 中断 , 不 可 切人 ‘一 ‘ , 类 设 备 中 , 加 工 任 务 图 可 中断 加 工 任务在三 类设 备上 与停工 时段的关 系
非量产模式下基于约束加优先权值调度技术与算法—吴序…王志勇伍晓宇等 G,遇到停工时段时直接切入;第二类设备中,加 后进入调度的目标并不一定慢于先调度目标 工任务G遇到停工时段时须改变原始的Gy为完成这是由于协作范围内有多台设备资源,而且 Gν以保证G继续进行;第三类设备中加工任务先调度的目标不一定完全占据设备所有工作时 G遇到停工时段时即中断,待Gv结束后继续加段,这样,后进入调度的目标有可能在靠前的设备 工,总时间区间a=an+a。以上讨论的情况都空闲工作时段中找到适合的时间段完成目标。但 是在虚拟目标任务Gv状态为Seep的前提下进行是对于整个目标链来说,优先权值高的目标链在 的,如Gv状态为 Maintain则任何时间区间a切入具有同等可比性的前提下肯定比优先权值低的目 Gv的任务均无法进入该设备调度。 标链先完成。这样算法便可以保证设备资源达到 2基于约東的加优先权值调度算法 较高的利用率,同时目标链可按照预期约束关系 先后完成,保证按时完成总目标、于约束的加优 通过约束关系组成的目标链内各目标在经过先权值调度算法流如图9所示。 BOM表物料约束关系的调整后,将严格按照约束 关系先后进人调度,链内不再形成竞争关系而各 目标链间仍存在资源竞争,算法将根据目标链所 取调度范围內状态为 NW的调度F 受时间约束的紧迫程度张确定进入调度的先后 根据目标约束关系组成多个目标链 顺序。 2.1目标链优先权值的确定 根据目标链受时间约束计算权值参数q 对于受约束的当前调度目标链,根据其受 Ch(Gn,t)约束或C,m(Ghm,t)约束可计算目 按q值大小设定目标链优先权值 标链受约東的最紧开始时刻t①对于 Cinl (Gchain, t)Bp Cint (G,, t), t,=t-achin= 取权值最高的未调度链 取协作范围内可用设 ahm/(pp);②对于Cm(Ghm,t)即C。m(G1,t), t,=t其中,acn表示目标链的估计总时间区间, 根据BOM表中的物料约束关系调整目标链 为理论总时间区间am/(pP)的值;为非停工 按链顺序取调度目标并获取物料到达时间 时段所占比率;P为非停工时段内设备的综合利 用率(一般根据工厂实际经验获得)图8所示是 根据到达时间取得最佳设备资源与开始时间 受约束目标链理论总时间区间与估计总时间区间 的关系 存入数据库并标记目标为已调度 A-=∑a+∑L:c(G, 目标结束 /(pa) 未调度链为空? 图8受约東目标链理论总时间区间与 估计总时间区间 得到最紧开始时刻t后,根据当前调度时刻 tm-t,的大小确定优先权值的大小,记q=tom 日9调度算法流程图 t,称为权值参数。在资源有限的情况下,各目标2.2算法实例 链对资源形成竞争:q大的目标链竞争能力强,获 以一般的注塑模模仁典型加工为例,制造模 得高级别的优先权值(由程序根据q值给定),首仁部件的生产任务总目标G需要经过粗加工、热 先进人调度1q小的目标链竞争能力弱,获得较低处理精加工、孔型加工、抛光、表面处理等几个工 级别的优先权值,后进入调度经过优先权值设置作阶段子目标G的实现来完成以较具代表性 后的各目标链形成一个完整的调度链,调度链中的精加工阶段为例,其子目标一般依次包括精铣 靠前的目标优先进人调度,从调度计划时刻t六面精车周边、磨削六面、成形面精加工CNC 开始选择合适的优化设备资源和工作时间段;调成形面精加工EDM、成形面精加工磨削等几个主 度链中靠后的目标则在满足各约束的前提下后进要工序,可表述精加工阶段子目标为目标链: 人调度去选择忧化设备资源和工作时间段。 Gmn=[G1-1,G1-2,G1-3,G1-,G-5,G- 165 201994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
非 产模式下墓于 约束加优先权值调度技术与算法 — 昊 序一 王 志勇 伍晓宇等 , 遇 到停工 时段 时 直接切 入 第 二 类 设 备 中 , 加 工任务 , 遇 到停工 时段 时须 改 变 原 始 的 为 补以保证 , 继续进 行 第三 类设 备 中加 工 任务 , 遇 到停工 时段 时 即 中断 , 待 结束后 继 续加 工 , 总 时间区 间 “ ‘ 一 助 。 以上 讨论 的情况 都 是在虚拟 目标任务 状态为 的前提下进行 的 , 如 状态为 则任何时间区 间 切人 的任务 均无法进人该设备调度 。 墓 于 约束 的加优先权值 调度算法 通 过 约束关系组 成的 目标链 内各 目标在经过 表物料约束关系的调整 后 , 将严格按照 约束 关 系先后进人 调度 , 链 内不再形成竞争关系 。 而各 目标链 间仍存在资源竞争 , 算法 将根 据 目标链所 受时间约束 的 紧迫程 度来确定进 人 调 度 的先后 顺序 。 目标链优先权 的确定 对于 受约束的 当前 调 度 目标 链 , 根 据 其 受 , 。 。‘ 。 , 约束或 ‘ 、 。 , 约束可计算 目 标 链 受 约 束 的 最 紧 开 始 时 刻 ① 对 于 氛 。、。。 , 即 ‘ 民 , , 一 一 、 。 一 一 。、 。 尸户 ②对于 , 。 、 。 , 即 。 , , 。 。 其中 , 试 、 。 表示 目标链 的估计总时间区 间 , 为理论总时间区 间 。 , 。。 户户 的值 户 为非停工 时段所 占比率 户 为非停工 时段 内设 备的综合利 用 率 一般根据工 厂 实际 经 验 获得 。 图 所 示 是 受约束 目标链理论总时间区间与估计总时间区间 的关系 。 后进人 调度 的 目标 并不一 定慢于先 调度 目标 完成 。 这是 由于协作范围 内有多 台设备资源 , 而 且 先调度的 目标 不 一 定 完全 占据 设 备 所 有 工 作 时 段 , 这样 , 后进人调度 的 目标有可能在靠前的设备 空 闲工作 时段 中找 到适 合的时间段 完成 目标 。 但 是对于整个 目标链 来说 , 优先 权值高的 目标链 在 具有同等可 比性 的前提下 肯定 比优先权值低的 目 标链先完成 。 这样 , 算法便可 以保证设备资源达 到 较高的利用率 , 同时 目标链 可按 照 预期约束关系 先后完成 , 保证按时完成总 目标 。 基 于约束的加优 先权值调度算法 流程如 图 所 示 。 困 · 、 · 腼冲、 · 阿。 · 呷 心求 目标库 取调度争司扫内伏态为 的诉吱 「标 旨根据 表中的物料约束关系调整 目标链 , 赢赢赢蕊赢赢 根据到达时间取得最佳设备资源与开始时间 存人数据库并标记 目标为已调度 氛 认‘ 目标徽结束 。她 ‘ 橱 户 八 吮丁一一一一一一一 , 一一一一一一 圈 受约柬 目标链理论 总时 间 区 间与 估计总时间 区 间 得 到最 紧开始 时刻 , 后 , 根 据 当前调度 时刻 标 , 一 的大小确定优先权值的大小 , 记 编 , 一 , , 称为权 值参数 。 在资源 有限 的情况 下 , 各 目标 链 对 资源形成竞争 大的 目标链 竞争 能 力强 , 获 得高级别的优先权值 由程序根 据 值 给定 , 首 先进 人 调度 小 的 目标链 竞争 能力 弱 , 获得 较低 级 别的优先权值 , 后进人调度 。 经过 优先权值设置 后 的各 目标链形成一个完整 的调 度链 , 调 度 链 中 靠前 的 目标 优先进 人 调 度 , 从 调 度 计划 时 刻 。 开始选择合适 的优化设备资源 和 工 作 时 间 段 调 度链 中靠后 的 目标则在满足各约束 的前 提 下后 进 人调度 去选择优化设备资源 和工作 时 间段 。 丝 结束 圈 , 调 度 耳 法流程 圈 算法 实例 以一 般 的注 塑模模仁典 型加 工 为例 , 制 造 模 仁部件的生产任务总 目标 需要经过粗加 工 、 热 处 理 、 精加工 、 孔 型加 工 、 抛光 、 表面处理 等几 个工 作 阶段子 目标 、, 的实 现 来完成 , 以 较 具 代表性 的精加工 阶段 为例 , 其子 目标 一 般依 次包 括 精铣 六 面 、 精 车周 边 、 磨 削 六 面 、 成 形 面 精 加 工 、 成形 面精加工 、 成形 面精加工 磨削等几个 主 要工 序 , 可表 述精加 工 阶段 子 目标 为 目标链 仅 〔场 一 , , 岛 一 , 一 , , 一 , 一 。 , ,一 。 〕 ·
中国机槭工程第17卷增刊2006年8月 2.2.1例数缗 2.2.3摊覆及景 假设有三个精加工阶段子目标组成的目标链 因目标链子目标均为同级子目标且已形成的 Gn、Gd2和Gn分别加工三个不同物料且受链接关系符合物料约束关系,所以经BOM调整 约束Can(Gn,t1)、Cmn(Gw,t2)、Chn(Gcn,后不发生改变按照调度链Gsm中的G1-1首先 t3),其中,t1=2005-5-514:30,t2=2005-5-38:进入排序找到设备资源WMu并以调度计划时 00,t3=2005-5-69:30,当前调度时刻tmm 刻为开始时间。其他同理调度结果如图10所示。 2005-5-18:00,调度计划时刻tum=2005-5-28:图中,白色甘特图表示状态为Slee的虚拟目标 00。目标任务分配给同一部门,该部门设置非停工任务Gv调度计划开始于l=2005-5-28:00 时段为每天8100~18:00,因此A=5/12;另据并于2005-5-412:00结束甘特图中倒数第1第 工厂经验确定p=0.60。该部门设备集W=2和第5行中三个颜色的甘特图跨过了白色的 (WMilling 2),WLth(2),W Grinding (2),WcNc(1) G,表示“可中断”设备上被停工时段所中断而隔 WmM(1)),其中, WIlis WLth和 WArid属于第开的工序为同一个,具体如图7c所示,排程结果 三类“可中断”设备资源WcN和Waw属第-类经实践证明是可行的。 不可中断,可切入”备资源 对于 Gctainl: M回maa习m 工|工用 L!=(0,0,0,0,0,0) Waaial =(WUling(2),WLth (2),WGnindin (2), Wac(1) WEmM(1),WGrindin (2) 对于G Adnt=(4,7,3,6,2,1) L=(0,0,0,0,0,0) 10系统自动排翟界画 Wchaint=(Wu(2), WLth. 2), WGradn (2), Wac(1) WuM(1),WA(2)) 3平台实现 对于G E-proms网络协同制造系统是由基于B/S模 Ai=(54,6,23.2) 式、具有三层结构的网络信息平台和基于C/S模 Lcn=(0,0,0,0,0,0) Wcin=(WMlin (2),WL( 2),WGindin(2), War(1) 式的小型管理终端平台集成的,可通过有线和无 线网络与联网电脑、移动笔记本电脑、手机、 2.2.2■禄%权值及训度施确宠 PDA、条码扫描仪等多种终端进行实时通信,实 achinl-20,Lu=ti-achial/(pp2)= 时管理包括所有协同企业的业务、生产、物料和组 20065-51:3020/(5/12×0.60)=织架构等企业信息本文论述的基于约束加优先 2005-5-26:30; 权值调度算法构建于该系统生产模块中另外,在 ts=t2=2005-5-38:00; 平台构建的基础上加入了甘特图调度界面,实现 22, t,=t3-achain3/(en 了甘特图动态可视化和交互的操作。目前,系统已 2005-5-69:30-22/(5/12×0.60) 开始在世界五百强企业之一的伟创力 2005-5-217:30 ( Flextronics)深圳模具中心实施,效果良好。 权值参数: 4结论 q!=t-tn=2005-5-18:00 2005-5-26:30=-22.5 (1)针对非量产模式的特点,建立了一种新 t-ts=2005-5-18:00一 的调度目标分解,提出了“先于完成”时间约束 Ch1、“先于开始”时间约束Cm和目标链接约束 q3=tm-ts=2005-5-18:00 Ccn以及目标链Gcn等概念定义 2005-5-217:30=-33.5 (2)分析了协作多目标时的物料资源竞争和 因此,按权值参数获得的目标链权值排序依设备资源竟争,在此基础上构建了基于约束的加 次为Gn、G如mns、G,即调度链为(Gdn 优先权值调度算法。 201994-2009ChinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
中国机械工 程第 卷增刊 年 月 卖例效姗 假设有三个精加工 阶段 子 目标 组成的 目标链 血、 、 洲‘ 和 、 分别加工三个不 同物料且 受 约束 、, 。“ , , 、 刻 。‘ 吐 , 、 、 认、 心 , , 其中 , , 一 一 , 一 一 , , 一 ‘ , 当前 调 度 时 刻 一 一 , 调 度计划时刻 ‘ 一 一 。 目标任务分配 给同一部门 , 该部门设置非停工 时段为每天 , 因此 户 另据 工 厂 经 验 确定 户 。 · 。 该 部 门设 备集 一 , 肠 抽 , ‘耐 , , 既 , , , 其中 , ‘ 、 。 和 ‘“ 。 属 于第 三类 “ 可 中断 ” 设 备 资源 , 。 和 , 属 第一 类 “ 不 可 中断 , 可切人 ” 设备资源 。 对 于 ‘ 。 她 , , , , 乙妇 , , , , , 贩 , 。、 , 一 阮 翻 , 谧‘ , 对 于 如‘ ‘ ‘ , , , , , 乙 , , , , , ‘‘ , 。、 , 咖 , 成 , 明 , 偏目月 对 于 ‘ 。 ’ 抽让口 , , , , , ‘山‘ , , , , , 俄幽 幽 , ‘ , , 成 , 明 , 饥响 目 标传权位及润 度恤确 义 “ 二 , ‘ 一 “ , 户户 一 一 一 一 一 。 一 一 “ , 。 一 ‘ 。公 户户 一 一 一 八 又 一 一 权值参数 一 一 一 一 一 一 一 二一 , 一 ‘ 一 一 一 一 一 二一 , 一 习 一 一 一 一 一 二一 因此 , 按权值参数获 得 的 目标 链权值排序依 次 为 、‘ 、 、‘ 、 抽 ‘ , 即 调 度 链 为 ‘ , 。“ , ‘游 · 排很及给呆 因 目标链子 目标均为同级子 目标且 已形成的 链接关系符合物 料 约束关 系 , 所 以 经 调 整 后不发生 改变 。 按 照 调度链 ‘ 中的 一 首先 进人排序 , 找到设备资源 并以调度计划时 刻先开始时间 , 其他同理 , 调度结果如图 所示 。 图中 , 白色甘特 图 表示状态 为 的虚拟 目标 任务 , 。 调度计划开 始于 。 二 一 一 并于 一 一 结束 。 甘特图中倒数第 、 第 和第 行 中三 个颜色 的甘特 图跨过 了 白色 的 , , 表示 “ 可 中断 ” 设备上被停工时段所 中断而 隔 开 的工序为同一 个 , 具体如图 。 所 示 排程结果 经实践证 明是可行的 。 圈 系统自动排租界西 平 台实现 一 网络协同制造系统是 由基于 模 式 、 具有三层 结构的网络信息平 台和基 于 模 式的小型管理终端平 台集成的 , 可 通 过有线和无 线网络 与联 网 电 脑 、 移 动笔 记 本 电 脑 、 手 机 、 、 条码 扫描仪等多种终端进行 实时通 信 , 实 时管理包括所有协 同企业 的业 务 、 生产 、 物料和组 织架构等企业信息 。 本文论述 的基 于约束加优先 权值调度算法构建于该系统生产模块中 。 另外 , 在 平 台构建 的基础上 加人 了甘特 图调 度界 面 , 实现 了甘特图动态可 视化和交互 的操作 目前 , 系统 已 开 始 在 世 界 五 百 强 企 业 之 一 的 伟 创 力 深幼 模具 中心实施 , 效果 良好 结论 针对非 量 产模 式 的特点 , 建立 了一 种新 的调 度 目标 分解 , 提 出 了 “ 先 于 完成 ” 时 间 约 束 ‘ 、 “ 先 于 开始 ” 时 间约束 几 和 目标链 接约 束 抽 。 以及 目标链 ‘ 。 等概念定义 。 分析 了协作多 目标时 的物料 资源竞争 和 设备资源竞争 , 在 此 基础 上构建 了基 于 约束的加 优先权值调度算法
设备综合效能的应用框架体系研究一尚文利史海波李丕祥 设备综合效能的应用框架体系研究 尚文利1史海波!李丕祥2 1.中国科学院沈阳自动化研究所,沈阳,110016 2.延吉卷烟厂,延吉,133001 摘要:分别从设备综合效能的经典定义、相关工业标准、不足之处及其发展方向等几方面 阐迷了设备綜合效能的相关理论。分析了设备综合效能和设备综合效率的异同点,指出设备 综合效能在仝企业应用中的不足之处。建立了基于制造执行系统的设备综合效能应用框架体 系,阐逑了设备综合效能在设备维护系统和制造执行系统中的应用,并分析了设备结会效能的 关键使能技术。 关镳词:全员生产维护;设备综合效能;设备综合率;制沧执行系统 中图分类号:C931.6文章绵号;1004-132X(2006S1-0167-04 Theoreticai Rerearch on Application Framework of Overall Equipment Effectiveness Shang Wenli Shi Haibo' Li Peixiang Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science, Shenyang, 110014 2. Yanji Cigarette Factory, Yanji, Jilin, 133001 Abstract: From the view of equipment maintenance management, overall equipment effectiveness classical definition, correlative industry standards, shortages, development directions and Overall E- quipment Effectiveness(OEE) theory was introduced. Sameness and unlikeness between overall quipment effectiveness and overall equipment efficiency were analyzed. An OEe application frame based on manufacturing execution system was constructed. Then, key implement techniques were in dicated and several kinds of misuses of the overall equipment effectiveness conception for production nted out Key words: total productive maintenance; overall equipment effectiveness; overall equipment effi- ciency; manufacturing execution system 0引言 综合效能指数已成为衡量企业生产效率的重要标 设备综合效能( overall equipment effective准。1990年以后,随着全员生产维护活动在许多 ness, OEE)是全员生产维护( total productive国家的开展,设备综合效能作为全员生产维护衡 maintenance,TPM)的一项关键性能指标,设备量设备效能或生产率的标准而得到了广泛的应 用,并取得了显著的成效121 收稿日期;2005-11-04 许多公司试图用设备利用率作为生产效率的 金项目:沈阳市自然科学基金资助项目(104100104)1江宁省度量标准进行性能监控,结果却令人失望。应用 博士启动基金资助项目(L050517) (3)在笔者参与研制的 E-proms网络协同制 source Allocation on Parallel Machines. Annals of 造系统中实现了上述算法,并经过企业应用验 Operation Research, 2004, 129: 135-153 证,取得了较好的效果。 [4]董红召,陈鹰,赵燕伟.企业网络协同制造中目标分 解的时序约束机械工程学报,200440(6):28~33 (编辑苏卫国 参考文: [1]伍晓宇,庄士岳,王志勇,等.一个面向制造业的生 产作业计划调度系统中国机械工程,2002,13(16):作者简介再亭一,男,1981年生,深圳大学机械电子工程专业 1423~1426 硕士研究生,深圳标准技术研究院助理工程师,研究方向为网络 协同制造,里惠鼻,男1969年生,深圳标准技术研究院工程 [2] Temiz I. Erol S. Fuzzy Branch-and-bound algo- 师深圳大学工程技术学院助理工程师,鱼晓李,男,1963年生 ithm for Flow Shop Scheduling. Intelligent Manu-深圳大学工程技术学院教授,博士,臃蠱,男,1953年生,佛 罗里达国际大学教授、博士,深圳大学工程技术学院客座授 [3] Chen Zhilong. Simultaneous Job Scheduling and Re- 201994-2009ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
设备综合效能的应用框架体系研究 — 尚文利 史海波 李王 祥 设备综合效能的应用框架体系研究 尚文 利 ’ 史海波 , 李不 祥 “ 中国科 学院 沈 阳 自动 化研 究所 , 沈 阳 , 延 吉卷烟 厂 , 延 吉 , 摘要 分 别从设备 综 合 效能 的经 典 定 义 、 相 关 工 业 标 准 、 不 足 之 处及 其 发 展 方 向 等几 方 面 阐述 了设备综 合 效能 的相 关理论 。 分析 了设备 综 合 效 能 和 设 备 综 合 效 率 的 异 同 点 , 指 出设 备 综 合 效 能在企 业 应 用 中的 不 足 之 处 。 建立 了基 于 制 造执 行 系统 的 设备 练 合 效 能应 用 框 架体 系 , 阐述 了设备 综 合效 能在设备 维护 系统 和制 造执行 系统 中的 应 用 , 并分析 了设备 综合 效 能 的 关健使 能技 术 。 关锐词 全员生产维护 设备综合效能 设备综合效率 制造执行 系统 中圈分类号 文章编号 一 ‘ 一 五 ‘ ‘ , , , , , , , ’ , , , , 叮 川 引言 设 备综 合效 能 , 是 全 员 生 产 维 护 , 的一项关键性能指标 , 设备 收摘 日期 一 一 ‘ 金项 目 沈阳市 自然科学荃 金 资助 项 目 。。 辽 宁省 士 启动基金 资助项 目 综合效能指数 已成为衡量企业 生产效率的重 要 标 准 。 年 以后 , 随着全员生 产 维 护 活 动在许 多 国家的开展 , 设备综合效能作为全 员 生产 维护 衡 量设备效 能或生 产率 的标 准 而 得 到 了广 泛 的应 用 , 并取得 了显著的成效〔‘·幻 。 许多公 司试图用设备利用率作为生产效率的 度量标准进行 性 能监控 , 结果 却令人 失 望 。 应 用 在笔者参与研制的 一 网络协同制 造系统〔’〕中实现 了上述算法 , 并 经过 企 业 应 用 验 证 , 取得 了较好的效果 。 今考文 做 【习 伍晓宇 庄 士 岳 , 王 志 勇 , 等一个 面 向制 造业 的生 产作业计划调度系统 中国机械工 程 , 〕 , 二 一 一 记 , , 〕 , , 一 【 〕 蓝红 召 , 陈鹰 , 赵燕伟 企业 网络协同制造 中 目标 分 解 的时序约束 机械工程学报 , , 。 编辑 苏卫 国 作者简介 丹 序一 , 男 年生 深 圳 大学 机 械电子 工 程 专业 硕 士研究生 , 深圳标准技术研究 院助理 工程 师 研究方 向 为 网络 协同制造 王 庵 刀 , 男 , 年生 深 圳 标 准 技术 研 究 院工 程 师 , 深圳 大学 工 程技术学 院 助 理 工 程 师 伍 晓 宁 , 男 , 年 生 。 深圳 大学 工程 技 术 学 院教 授 、 博 士 陈 伟 盛 , 男 , 年生 佛 罗 里达国际 大学 教授 、 博士 , 深圳 大学工程技 术学院容座 教授 。 ·
