外文翻译--并联机床的调度作业 中文版

并联机床的调度作业 布赖恩 A.诺曼【 1】 詹姆斯 C.本【 2】 1 匹兹堡大学工业工程系， PA 15261 美国 电子邮件 : 2 密歇根大学工业和操作工程学，安阿伯， MI 48109，美国 电子邮件： 1998 年 6 月 摘要： 我们引入出现多个主 轴机床的独 立 调度问题。 这些机床能够执行同时对多个零件进行操这在传统的调度著作中找不到相应的规定 。 有 两种类型的解决方案程序会 解决 这些问 题。第一个使用优先调度规则和延迟因子的概念，而第二个使用一个随机密钥与编码的遗传算法。这些方法的有效性表现出与下界比较试验问题。 1 并联机床的介 绍 加工硬件的发展要求有下列： 计算机辅助工艺过程设计（ CAPP） 系统驱动器的变化。要获得改善的硬件的全部好处，必须制定计算机辅助工艺过程设计软件，可以利用这些改进。并联机床 (PMT) 和常规数控机床之间的关键区别在于，前者包含多个 心轴，并且可以同时拥有多个工件。因此，并联机床可以一次处理多个工件和 /或一次执行多个操作。这违反了传统调度或工艺规划的最基本的假设。 要正确描述 PMTs 就必须定义一些术语。我们保留莱文和杜塔 1 中引入的术语。 零件加工位置（ PML）是指一个有效的夹具位 置。主轴及副主轴（ S）始终代表有效零件加工位置区。加工单位（ MU），是指一个工具夹持装置，它可容纳一个单一的工具或调整台包含多个工具。相对运动在工具在加工单位和在零件加工位置拿着的制件之间完成用机器制造。 常规机器只有一个加工单位和一个零件加工位置。 并联机床有至少一个零件加工位置 ，并且大于一个加工单位。在机器一次 PLMmax 表示制件的最大数字和多个加工单位同时被执行的操作的最大数字。注意这比，传统的 PMLs 和 MUs 是更多位置的传统机器，能同时做多个相同复制同一个部分。 由于多个零件加工位置和多个加工单位的存在，并联机床还受到工艺规划系统的新挑战。大多数现有过程的计划和调度控制都假定机器可以一次处理只有一个部分，并且只有一个操作可以在时间上的一部分执行。然而，并联机床不受这些假设的限制。 并联机床上操作的流程在传统操作手册不受到很大注。两个论文提及并联机床提及的高效率调度操作的重要性，莱文和杜塔 1 和叶海和杜塔 2 ，但不是在讨论如何实现这一目标的两篇论文。并联机床和它们的影响的技术限制运行调度问题的一些研究中莱文等人 3。他们建议是基于盖佛和汤普森 4的理念的构建可行的半主动时间表的过程。叶海和杜塔 5 现有排序操作的一种遗传算法杜塔 5 当前排序操作的一种遗传算法和。 传统的生产调度著作未能解决常见的串行操作以致并联机床的出现的问题。不过，类似的问题，曾考虑过的并联机床调度问题的一些简化的版本。第 2节中，将注 意到这些相似之处。 计算机辅助设计为并联机床打开许多领域的研究包括特征抽取、防止空中相撞，用户界面和程序化操作。在本文我们分析程序化操作的问题。第 2节中列载了并联机床出现的的具体操作测序问题。第 3节说明了这些问题的解决方法。第 4节显示计算结果。第 5节讨论了结论。 2.调度问题定义 调度问题包括确定为给定的工作任务制定最小处理时间的操作序列。一个作业包含一个或多个工件，每一个都必须有对它执行一定数量的操作。我们给每个操作，每个操作模式（定义见下文），并与每个操作关联关系的优先所需的时间。我们的目标是确定的操作 顺序，将最大限度地减少所需的总时间来处理工作组。在制定并联机床操作规程上有的四个复杂的特征问题： (1) 操作顺序之间的优先次序 ； (2)模式的限制 ； (3)操作任务对零件加工位置的影响 (4)工具的任务到加工工件的影响。接下来这些特征将被较详细地描述。 操作顺序之间的优先次序有三个原因。第一次涉及几何的考虑因素，加工操作切除一定量的材料，因此某些操作必须一定会在其他操作的前面。 优先级的第二个来源是公差。工件的尺寸优先从生产实践需要考虑，以确保精度的结果。第三种类型，它可能是一个工件的功能所必需的。 在并联机 床进行的操作可以根据制件的行动在用机器制造制件的零件加工位置和加工工件行动被分类入三个方式。由莱文和杜塔 1定义的三种模式： 转弯时工件旋转和加工工件是固定的 ；铣削时的部分是固定和加工工件是在运动中的，如在钻削或铣削 ；零件和工具的轮廓时，是在运动中，如在轮廓铣削。在同一并联机床上由于技术上的限制，需要不同模式的操作不能同时进行。模式的约束使其增加了复杂性。 因为并联机床有多个零件加工位置区，我们必须保证，将在 每个零件加工位置的操作集合完成。这些决定对完成工件所需的时间上有显着影响。例如，一个典型 的工件加工需要访问每个零件加工位置一次，以提供一个平稳的操作流程。我们假定加工零件不会对给定零件加工位置回馈。因此分配给零件加工位置的操作不能够对已经操作过的分配部件再进行操作。 分配给加工工件的刀具对加工时间也有影响。 只 有 使用不同 加工刀具的加工工件 的操作可以并行执行 ， 这个问题是复杂的事实，不是每一个 零件加工位置都 可 以 每 个加工工件进行加工。刀具分配是一个困难的问题，并将在今后的研究中探讨。 也可能在命令中存在多个部分之间的交互。考虑访问两个零件加工位置的一部分，如果只有一个部分的顺序，如果只有一个部分是按顺 序的那么其目的是尽可能快地完成该部分加工关闭这两个加工位置。 接下来 ，如果 是 多个部分的顺序 加工 ， 那 然后 就当 一个部件移动到第二个 加工位置 时， 在 第一 加工位置上放置新部件 。现在的目标是尽快以一个平衡的方式来完成两部分操作。仔细为这些操作测序，以便并联机床可以同时执行某些操作，将减少零件加工的总时间。因此，此排序问题的目的是尽量减少处理考虑一系列的相关问题的加工的总时间： 工具分配，分配操作和加工顺序。 理想情况下，所有的三个问题将同时解决。作为实现这一愿望的第一步，我们先从造成的已知的工具和操作分配的排序问题入手 。在以后的工作我们将建立一个模块，以解决分配问题。 考虑 此 问题，例如 表 1 给出的数据 。最佳操作顺序见图 1，有 45 的最小完工时间 我们现在就调度并联机床时遇到的问题进行详细的说明。 表 1.并联机床示例问题数据 图 .1.示例并联机床问题解决最佳方案 问题参 数 n=工艺计划中的操作的数量 1,2, i=操作号码 1,2， n 错误 !未找到引用源。 =操作模 式 i, 1,2， 3 错误 !未找到引用源。 =第 j步前操作 i 1,2， n, 错误 !未找到引用源。 =所有的操作之 前的一组 i 1,2， n, Ti =操作的处理时间 i R+ 错误 !未找到引用源。 =加工零件 的最大数目 1,2， , 错误 !未找到引用源。 =零件加工位置的最大数目 1,2 , M=一个大的正数 错误 !未找到引用源。 =操作的加工零件数目 i 1,2 , MUmax , 错误 !未找到引用源。 =操作的零件加工位置数目 i 1,2 , PMLmax。 问题的决定变量 错误 !未找到引用源。 =操作完成时间 i R+ 错误 !未找到引用源。 =所有操作完成的最大 时间 i R+ 额外的符号 i j表示 i 操作之前，必须完成 j 操作开始 ； ij 表示在最后的时间， i 完成的操作在操作 j开始前 ； 错误 !未找到引用源。 指示如果 ij 符变量为 1。 假设 我们做出六个假设； (1) 加工零件，是连续可用 (2) 没有优先的操作 (3) 处理时间事先就知道 (4) 操作已分配到零件加工位置（ 5）已分配给加工零件的刀具有没有重复的操作（ 6）目标是尽量达到最小完工时间（即尽快完成这项工作） 假设加工零件是连续可用，无需考虑加工零件的故障。第 3节中给出的解决方案程序可以修改，以考虑这些故障。但 是，测试数据集不包含加工零件的故障信息。不允许优先级反映了许多金属切削操作的技术限制。假设已知的处理时间，为每个操作，消除任何可能存在由于同时调度操作之间共享的加工参数的处理时间的相互作用。假设工具都已经分配给转台，有没有重复的刀具，意味着每个操作必须完成特定的加工零件。假设（ 3），（ 4），（ 5）将在今后的工作中放宽，假定 (4)和