基于ED的Job—Shop问题建模仿真与优化

陈小龙

【摘 要】本文对具有该类问题典型特点的案例进行研究分析，运用Enterprise Dynamics仿真软件建立了相应的仿真模型并进行了模拟运行，找出系统的瓶颈环节，采用相应的措施优化模型，将优化前后的模型进行对比发现系统各方面都得到了明显提高。

【关键词】多目标，生产调度；Enterprise Dynamics；Job—Shop

【中图分类号】TP301 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0088-02

0 引言

现代生产车间中为了适应多变的需求，逐渐形成了多品种、小批量的生产方式。在多品种、小批量的生产方式下选择合适的生产调度策略显得尤为重要。而柔性Job Shop调度方法能够提高设备的综合利用率，合理安排各设备的生产负荷，降低设备空闲时间，提高生产效益。

本文主要利用了仿真软件Enterprise Dynamics来详细研究车间调度问题。

1 Job-shop车间调度问题描述

作业车间调度（job-shop scheduling）是所有生产调度中最复杂、最困难，也是最具普遍性的问题之一，属于典型的NP难问题[3].车间调度是指根据产品制造的合理需求分配加工车间顺序，从而达到合理利用产品制造资源，提高企业经济效益的目的。

2 Job-shop车间调度模型建立

调度问题是指n个工件，在m 种机器类型上加工，每种类型的机器有数台并行工作，即若某工件在该类型机器上加工，可选择该类型机器上的任意一台机器加工。每个工件有自己的加工路径，并且每个工件不要求必须在每种类型机器上都加工。所有工件的加工路径是确定的，且工序在不同类型机器上加工时间不同[4]。

车间调度问题的额变量描述如下：

n：工件总数； I：工件集合，1，2，， ，， }{Iin=……，共n个工件； OP：工序序列集，}，，{21nopopopOP，…=，}，，{21ikiiiopopopop，…=表示零件ip加工工序序列为：ikiiopopop，…

，

目标函数（1）是指工件i的最大完工时间的最小化，（2）指的是工件i等待时间之和最大值的最小化。

3 Job-shop车间调度问题仿真与优化

3.1案例描述

作业车间包括5个机器组，每个机器组执行不同的进程。作业车间有4种产品，每种都以独立的平均90分钟的指数分布间隔到达。每个产品都通过一系列的进程（4到6个）在机器上进行加工生产。作业车间工作时间是从9点到17点，每天都是延续前一天的工作。

产品在进入进程前会被放置在一个队列中。在这个阶段，没有优先的规则，这意味着所有的产品都是先进先出的。

表1展示了产品在机器中的运行线路，以及在每个机器上的循环时间分布。

图1中，各种产品的工序路线和加工时间集成在Table routing和Table cycle time中，控制各工件的加工顺序和时间。

4种不同的产品随机地进入到生产系统，然后在暂存器routing中等待空闲机床，当有空闲机床时，工件进入机床暂存器queue中，随机选择机器组中的任意机床按照不同的加工时间进行加工。