• • 一、基于強化學習的車間調度問題研究簡述
  • • 1. 車間調度問題建模
    • 2. 仿真技術在車間調度問題中的應用
    • 3. 車間調度問題的傳統解決算法
  • 二、基于仿真的雙目標并行機開放車間自適應動態調度
  • • 1.績效指標
  • 三、基于隨機機器故障的柔性作業車間動態調度
  • • 1.問題描述
    • 2.DFJSP分析
    • 3.實驗設置與分析
  • 四、基于規則的柔性作業車間機床與AGV聯合調度優化
  • • 1. 問題描述

一、基于強化學習的車間調度問題研究簡述

王霄漢,張霖,任磊,謝堃鈺,王昆玉,葉飛,陳真.基于強化學習的車間調度問題研究簡述[J].系統仿真學報,2021,33(12):2782-2791.DOI:10.16182/j.issn1004731x.joss.21-FZ0774.

1. 車間調度問題建模

2. 仿真技術在車間調度問題中的應用

??????搭建車間調度仿真環境主要有兩大類方法

??????1>基于元胞自動機的方法

??????2>基于離散事件仿真的方法

??????在基于元胞自動機搭建車間調度仿真環境方面，主要是將機器、加工資源等制造車間元素建模為網絡空間的固定格點，將加工的工件作為移動粒子，從而實現對實際加工場景的簡化和復現。

??????在基于離散事件仿真方法搭建車間調度仿真環境方面，主要是將車間調度過程中生產環境的變化作為事件轉移觸發條件，并以此驅動整個工件加工的動態過程。

3. 車間調度問題的傳統解決算法

??????傳統的車間調度問題主要有 2 類解決算法，分別是規則式方法以及元啟發式算法。

??????規則式方法是指基于簡單規則安排工件的調度順序，又稱優先調度規則(Priority Dispatch Rules, PDR)，表 2 所示為幾種常用的規則式方法。

??????元啟發式算法是解決車間調度問題最常用的優化算法，通過不同的優化迭代算子在車間調度問題上搜索得到局部最優解[14]。元啟發式算法在調度問題上可以獲得高于規則式方法的準確度，目前在各類車間調度問題上應用廣泛，表 3 所示為常用于車間調度問題的元啟發式算法。

二、基于仿真的雙目標并行機開放車間自適應動態調度

陳亞絨,管舒晨,黃成軍,朱立夏,周富得.基于仿真的雙目標并行機開放車間自適應動態調度[J/OL].系統仿真學報:1-12[2021-12-28].DOI:10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0697.

1.績效指標

??????穩定性是動態調度的重要指標之一，常用動態調度方案與原調度方案的偏離程度表示。
??????常用的偏離度指標有工序偏離度（Operation Deviation Degree，ODD），機器偏離度（Machine Deviation Degree，MDD），負荷偏離度（Load Deviation Degree，LDD）三類。

三、基于隨機機器故障的柔性作業車間動態調度

1.問題描述

• 1.1 柔性車間調度模型

??????柔性作業車間調度問題可分為機器分配問題和工序排列問題。

??????在機器分配問題中，每道工序擁有 1 個或多個加工機器可選，針對不同的加工機器，在不同加工機器上的加工時間也不相同。

??????在工序排列問題中，工序序列將取決于每臺機器所選擇的工序的順序。

• 1.2 動態柔性作業車間調度問題

??????在柔性作業車間調度的基礎上引入擾動因子，干擾主要來源有機器的故障、人為原因誤操作和加急訂單等。
?????? DFJSP 可以定義如下：

??????為了使得DFJSP調度問題規范化，需要滿足以下假設條件：

①零時刻所有機器都處于待機狀態；
②所有工件的工藝順序不可發生改變，即工序的先后順序不可逆；
③出現擾動因子，即機器發生故障時，在該臺機器上直接受到影響的工序停止加工，其他機器上未受到影響的并且正在加工的工序繼續加工直到加工完成；
④機器故障后可恢復且恢復時間可預測；
⑤每個工件在固定時刻只能在單個機器上加工；
⑥各工序加工時間包括加工時間和相關準備工作時間。

• 1.3 調度目標

2.DFJSP分析

• 2.1 重調度評價指標

??????1> 完工時間偏差

??????2> 序列偏差
??????工件工序的偏差將產生移動工序所需要的人工成本和材料調運成本，因此引入序列偏差作為評價指標，針對對應工序的機器變更進行評價。
??????由式( 4) 判斷工件 i 的工序 j 加工機器是否發生改變。

• 2.2 重調度驅動策略

??????1> 基于事件的重調度
??????基于事件驅動重調度是根據是否有動態擾動事件的發生來決定是否啟動重調度。優勢：具有良好的實時性，能夠實時響應擾動事件，然后做出實時決策；劣勢：若遇到連續頻繁的擾動事件，那么其系統的穩定性會降低，計算的復雜性將會大大提高。
??????2> 基于周期驅動重調度
??????基于周期驅動重調度是通過設立 1 個周期來使得整個系統按照一定頻率進行重調度。優勢：有效避免了對系統穩定性的影響，其穩定性較好，且在實際應用中較容易實現。劣勢：若遇到突然擾動事件，其響應速度較慢，并且無法選擇合理的周期值。
??????3> 基于事件和周期混合驅動重調度
??????將事件驅動和周期驅動結合在一起來驅動重調度。優勢：能夠在保證系統穩定性的同時，也能夠響應突發動態時間，從而更加有效地提高了系統的穩定性。

• 2.3 重調度方法

??????1>右移重調度
??????傳統右移重調度是將在發生故障時，所有受影響工序的加工開始時間向后推移 tr個時間單位，以適應突發擾動所造成的影響，并且確保后續工序可以正常運行。
??????此方法雖然穩定性較好，但是由于所有受影響的工序開始時間都被推后固定時間，則其最大完工時間將大大提高，影響生產效率。
??????針對這種情況，為實現部分重調度，設計了一種二叉樹右移重調度方法。




??????2>完全重調度
??????采用基于未開工工序的完全重調度，在機器發生故障后，為了重調度得到更優的最大完工時間或者消除機器故障對生產時間造成的影響，對在 tf時間后才開始加工的工序進行重調度，原先已完成或者正在加工的工序序列和機器分配均不改變，得到新的重調度方案。
??????3>組合重調度
??????根據式( 6) 設計了一種組合重調度策略，基于重調度評價指標，將右移重調度與完全重調度相結合，采用重調度評價指標來評價右移重調度與完全重調度所生成的方案的表現，最后采用重調度評價指標較低的重調度方案。

• 2.4 重調度流程

3.實驗設置與分析

??????隨機設置 3 組故障機器情況( 3、4、5) ，分別采用右移重調度，完全重調度和組合重調度策略進行 10 次仿真試驗，對數據求平均值，結果如表 3 所示。

??????在故障恢復時間較長的情況下，完全重調度的表現優于右移重調度，右移重調度在故障恢復時間較短的情況下表現更優，并且，相比于右移重調度和完全重調度，在發生機器故障時，采用組合重調度可以更加有效地降低機器故障對整個生產過程中帶來的影響，驗證了組合重調度策略的有效性。

四、基于規則的柔性作業車間機床與AGV聯合調度優化

郭沛佩,付建林,江海凡,王坤.基于規則的柔性作業車間機床與AGV聯合調度優化[J].制造技術與機床,2021(09):107-113.DOI:10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.09.021.

1. 問題描述

• 柔性作業車間聯合調度問題描述

柔性作業車間機床與 AGV 聯合調度問題一般可

• 主要的優先級規則

??????優先級調度規則方法指按一定的準則對待加工工件、加工設備、運輸設備進行優先級排序，以提供 1 個合適的解決方案。本文采用不同工件路由規則( 一道工序有多臺機床可供選擇時，從中選出一臺機床的操作稱為工件的路由，即調度機床) 、AGV 調度規則組合的方法研究此問題，并找到最合適的規則組合優化調度。文獻［13］采用了一些常用的工件路由規則，文獻［14］回顧了多種 AGV 調度規則，這些規則都能有效解決車間調度問題，據此本文所采用的規則如表 1所示:

??????評價不同規則組合時，采用多重性能指標如表 2所示。

總結

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