作业车间调度问题是许多实际生产调度问题的抽象模型,是典型的NP-hard问题,其研究具有重要的理论意义和研究价值。车间调度问题具有求解难度高的特点,目前最先进算法仍很难求解小规模问题的最优解。
1.单机调度问题
2.并行机调度问题
K个机器并行机加工调度问题
每个工件只有一个工序,可以在任意机器上进行加工。之间没有约束。机器之间并行运行
3.开放式调度问题(Open-Shop)
有N个工件可以在K个工作站中加工,这K个工作站中,每个工作站都有M台相同的机器,N个工件可以在这K个工作站中随便选,最后决定最大完成时间。
4.传统作业车间调度问题(Job-Shop)
n个工件在m台机器上加工,每个工件工艺序列可以不同,各工件的工序之间存在次序约束,加工时间给定。只有工序选择没有机器选择,每个工序的机器固定。
柔性作业车间调度(Flexible -Job Shop)
每个工序可以在不同的机器上加工,机器是可以选择的,并且每台机器加工时间不同。
FJSP问题描述:有 n 个工件需要在 m 台机 器上进行加工,每个工件有 Oij ( Oij ≥ 1) 个工序,每道工序可供选择的机器数 Oijk ( Oijk ≥ 1) ,同一工序在不同机器上的加工时间不同。柔性作业车间要结局以下两个问题,机器选择:确定各工序的加工机器;工序排列:确定各工序在机器上的加工顺序。
5.经典流水车间调度问题(F1ow-Shop)
流水车间调度问题通常可以描述为个工件要在m台机器上加工,每个工件有m道工序,每道工序都要在不同的机器上加工,所有工件的加工顺序都相同,问题的目标:确定每台机器上工件的加工顺序及开工时间,使得特定的性能指标最优。
流水车间每个工件按照先后顺序在机器上一次加工,机器对于每个工序的加工时间是固定的,但是工序可以选择机器的运行速度V来调整加速。
柔性流水车间问题(flexible flow-shop problem, FFP)
在流程工业普遍存在,它包含多个加工阶段,每个阶段由多台并行机构成。
混合流水车间flow shop
分为k个阶段,每个阶段有m台机器,每个阶段有N个工件,每个工件在该阶段都只有一个工序,混合流水车间的任务就是把每个阶段的工件顺序安排好,使得最大完工时间最短。
置换流水线调度问题(Permutation Flow-Shop)
置换流水车间是每个工件有M个工序,工序数为机器数,每个工件依次在M1-MM个机器上加工,构成一个序列Bi,有N个工件,则置换流水车间就是决定(B1,…,BN)的顺序来使得makespan(最大完工时间)最小。
置换流水车间调度问题(PFSP)是对流水车间调度问题的进一步约束,即约定每台机器上所有工件的加工顺序相同,其解空间的规模为n!,远远小于流水车间调度问题的规模(n!)^m。
置换流水车间是只有一条流水线,在一条流水线上运作。经典流水生产车间由多条流水生产线组成,多条产品依次通过这些生产线。置换流水车间具有多工序串行加工的特点,而装配流水车间支持并行加工、统一装配。
分布式置换流水车间
分布式置换流水线调度问题(distributed permutation flow shop schedulingproblem,DPFSP)是对传统置换流水线调度问题(permutation flow shop scheduling problem,PFSP)的延展,即每个工厂都是一个置换流水车间.特点:同一工厂的各个机器上的加工时间相同,每个工件的加工顺序也相同。
DPFSP以最小化最大完工时间(makespan)和最小化总流经时间(totalflowtimetime,TF)为优化目标,但不符合准时生产要求.在实际生产过程中,生产企业因某些因素延迟交货时常发生,导致产生成本提高,客户满意度下降.因此总延迟时间(totaltardiness,TT)最小化逐步成为一个重要的评价指标.它既涉及工件的快速加工处理,又考虑工件工期按时完工。
分布式调度VS集中式调度问题
分布式调度是更加现代化的方式,工件在不同的工厂中并行加工。上述的调度模型都可以有分布式的拓展模型。考虑N个工件在F个工厂中并行调度。
例如分布式柔性作业车间调度,有的考虑工件之间的运输时间,有的不考虑工序在工厂之间的运输,只允许一个工件的所有工序在一个车间内加工。问题描述:n个工件J={J1,J2,...,Jn}被分配到q个位于不同位置的加工厂F={F1,F2,...,Fq}加工,如图1所示.其中每一个加工厂都是一个柔性作业车间,且配备一系列加工机器M={M1,M2,...,Mq},每个工件Ji须要完成ui道加工工序.Oi,j表示工件i的第j道工序,可以加工Oi,j的机器组成Oi,j的可选机器集Mi,j.每个工序Oi,j在可选机器集Mi,j中选择一台机器进行加工.
分布式柔性作业车间
动态调度VS静态调度
在静态调度问题中,所有待安排加工的工件均处于待加工状态,进行一次调度后,各工件的加工顺序都被确定,在以后的加工过程中就不再改变。在静态调度问题中,所有工件的到达时间均为零时刻,通常采用最大完工时间Cmax最小作为优化目标。
在实际生产中必然存在种种不确定或随机的事件,如新订单到达、原材料延迟到达、机器故障等,使得事先确定的调度方案不能正常执行,这就需要重新安排调度,这类问题就是动态调度问题。在实际动态生产环境中工件是依次进入待加工状态,工件的到达时间是不可预期的和不相同的。由于工件只能在到达时间之后开始加工,动态调度中最大完工时间经常由最新加入工件的到达时间支配。因此,一般采用工件的平均流经时间F作为优化目标。