南京航空航天大学徐惠芬获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种含批处理机的航空复材制造混合流水车间调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120509683B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510983903.4,技术领域涉及:G06Q10/0631;该发明授权一种含批处理机的航空复材制造混合流水车间调度方法是由徐惠芬;谢乃明;王玉全设计研发完成,并于2025-07-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种含批处理机的航空复材制造混合流水车间调度方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种含批处理机的航空复材制造混合流水车间调度方法,包括:针对航空复合材料制造中的铺叠与热压成型两道关键工序进行特性分析,确定相关参数;为两道工序分别设置非等同并行加工设备和非等同并行批处理机;综合考虑工件族兼容性、时间窗约束和资源限制,构建以最小化完工时间为目标的调度模型。采用引入混合种群初始化策略、自适应参数控制机制与局部搜索策略的扩展粒子群优化算法求解最优调度方案。将最优调度方案应用于实际制造过程,提升生产效率与调度水平。本发明能够合理安排工件的加工顺序与批次构成,在满足各项约束条件的同时,提升制造效率,为航空复合材料制造系统中的生产调度提供有力的决策支持。
本发明授权一种含批处理机的航空复材制造混合流水车间调度方法在权利要求书中公布了:1.一种含批处理机的航空复材制造混合流水车间调度方法,其特征在于,具体包括以下步骤: S1、针对航空复合材料制造中的铺叠与热压成型两道关键工序,对每道工序涉及的工件及设备进行特性分析,确定相关参数;所述相关参数包括:各工序中工件在不同设备上的加工时间、工件族归属、释放时间与截止时间、工件面积、热电偶需求数量,以及设备的面积容量与可用热电偶数量; S2、在铺叠工序中设置非等同并行加工设备,在热压成型工序中设置具有容量限制和热电偶数量约束的非等同并行批处理机,用于完成工件的批量加工; S3、综合考虑工件族兼容性、时间窗约束和资源限制对生产调度的影响,构建以最小化完工时间为目标的混合流水车间调度模型;混合流水车间调度模型用三字段法表示,具体为: FFs|p-batch,incompatible,r ij ,d ij ,A m ,TC m |C max; 其中,FFs表示具有s个阶段的混合流水车间调度问题;C max表示所有工件的最大完工时间,作为优化目标;p-batch,incompatible,r ij ,d ij ,A m ,TC m 为调度模型所涉及的调度约束条件;i、j分别表示工件族和工件索引,m表示设备编号;p-batch表示并行批加工;incompatible表示工件族兼容性约束;r ij 、d ij 分别表示工件i,j的释放时间与截止时间;A m 、TC m 分别表示设备m的面积容量上限与热电偶数量上限; 调度模型的优化目标为最小化所有工件的最大完工时间,即: ; 其中,为调度模型的目标函数,C ij 表示工件i,j的完工时间,F为工件族集合,由索引i表示单个工件族;J i 为工件族i中的工件集合,由索引j表示单个工件; S4、采用引入混合种群初始化策略、自适应参数控制机制与局部搜索策略的扩展粒子群优化算法对步骤S3构建的混合流水车间调度模型进行求解,求解出最优调度方案;具体包括: S41、初始化参数,包括设置种群规模、定义基于最大运行时间的终止条件,并指定改进机制相关参数,包括学习率α、折扣因子γ和贪婪因子ε; S42、采用实数排序编码方案生成初始混合种群,并计算种群内各粒子的适应度函数值;所述适应度函数值即为调度模型的目标函数值,即所有工件的最大完工时间,适应度值越低表现越优; 采用实数排序编码方案生成初始混合种群具体包括: P1、采用实数排序编码方式对粒子进行编码,具体为将每个工件映射为区间[0,1]上的实数值,构成实数编码向量;通过对向量中的实数值进行升序排序,确定工件的加工顺序; P2、首先使用随机生成规则生成N2个粒子,构成子种群SP1,其中N代表总体种群规模; P3、其次使用释放时间分段规则生成N4个粒子,构成子种群SP2;具体为:将所有工件按照释放时间r ij 进行升序排序,并依据最大释放时间值max{r ij }将工件划分为三组:若r ij 13·max{r ij },归为第1组;若13·max{r ij }≤r ij 23·max{r ij },归为第2组;若r ij ≥23·max{r ij },归为第3组;在此基础上,为各组工件分配实数编码值,以确保第1组排在第2组之前,第2组排在第3组之前; P4、再次使用截止时间分段规则生成N4个粒子,构成子种群SP3;具体为:将所有工件按照截止时间d ij 进行升序排序,并依据最大截止时间值max{d ij }将工件划分为三组:若d ij 13·max{d ij },归为第1组;若13·max{d ij }≤d ij 23·max{d ij },归为第2组;若d ij ≥23·max{d ij },归为第3组;在此基础上,为各组工件分配实数编码值,以确保第1组排在第2组之前,第2组排在第3组之前; P5、将子种群SP1、SP2和SP3合并,得到完整的初始混合种群; S43、更新粒子的速度与位置;采用自适应参数控制机制动态调整惯性权重w、认知系数c 1和社会系数c 2; S44、执行局部搜索策略,以提升算法的局部开发能力与解的质量; S45、判断是否满足迭代停止条件,如果是则输出最优调度方案,否则返回S43; S5、将步骤S4得到的最优调度方案应用于航空复合材料的实际制造过程,提升生产效率与调度水平。
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