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申请/专利权人：北京大学

摘要：本发明公布了一种基于生产与维护联合优化模型的生产调度和机器维护方法，考虑生产调度和机器维护之间的相互关系以及机器随机退化性，建立基于生产与维护的联合优化模型，进行生产工程调度和生成机器维护优化；包括：构建生产机器的退化模型；对生产过程建立考虑生产和维护之间相关关系的生产与维护联合优化模型；设计适应性机器维护策略AJMW，在此基础上设计基于元启发式算法和自适应维修策略AJMW的联合优化方法，用于对生产与维护联合优化模型的求解，实现对混合生产系统进行工程调度和维护优化。采用本发明技术方案，可根据实时状态对机器进行适应性维护，能够减少维护费用且提高生产效率。

主权项：1.一种基于生产与维护联合优化模型的生产调度和机器维护方法，考虑生产调度和机器维护之间的相互关系以及机器随机退化性，建立基于生产与维护的联合优化模型，进行生产工程调度和生成机器维护优化；包括：构建生产机器的退化模型；对生产过程建立考虑生产和维护之间相关关系的生产与维护联合优化模型；设计适应性机器维护策略AJMW，在此基础上设计基于元启发式算法和自适应维修策略AJMW的联合优化方法，用于对生产与维护联合优化模型的求解；包括如下步骤：1构建生产机器的退化模型，表示为：Zk,s,j+1-Zk,s,j＝λXk,s,j+1-Xk,s,j+ψYk,s,j+1-Yk,s,j式1其中，Zk,s,j为工程的第s阶段中第k个机器加工完第j个工序后的状态；λ,ψ分别是连续压力和离散效应的对机器退化的影响系数；Yk,s,j+1-Yk,s,j表示加工第j个工序对第s阶段中第k个机器退化状态的影响；Xk,s,j+1-Xk,s,j表示在加工j工序期间外部环境对机器退化的影响；2基于步骤1构建的生产机器退化模型，构建生产与维护联合优化模型；建立生产与维护联合优化模型表示为式3～式14： Si,2-Si,1≥Pai,1,i∈Ns,式8 其中，xpk,s,j,xck,s,j分别是执行机器维护预防性维护PM和纠正性维护CM的决策变量；H是一个固定数值；pai,s是第s阶段工序i实际加工时间；Si,s第s阶段工序i开始加工时间；Ci,s,分别代表第s阶段工序i加工结束时间，阶段s机器k的PM时间、PM准备时间和CM时间；n,psys分别代表加工工单总数量以及加工单位工单时间效率；上述联合优化模型的目标函数是在三个部分的约束下最大限度地提高系统的生产效率；式4表示工序只被一个机器在一个位置上被加工，当阶段s的工序i被分配到机器k的第j个位置时，xi,k,s,j＝1，否则为0；该模型表示两阶段混合流水车间调度问题的基本假设和工序的前后序约束顺序、实际处理时间和机器退化的关联，并给出决策变量的取值范围；考虑维修策略的机器退化公式表示为式15： 3设计基于元启发式算法和自适应维修策略AJMW的联合优化方法；基于步骤2构建的模型，确定变量包括调度和维修两类；首先建立适应性维修机器策略AJMW，然后设计基于AJMW的元启发式算法，得到基于元启发式算法和自适应维修策略AJMW的联合优化方法；包括：a建立适应性机器维护策略AJMW；根据机器的实时状态对机器进行选择性维修，包括：机器维护预防性维护PM和纠正性维护CM；并采用了不完美的PM策略，维护之后的机器可恢复到式16所表示的状态，即进行PM后，机器k在s阶段的状态可表示为式16: 其中，为阶段s的机器k处理工序的平均时间，分别是阶段s的机器k距离上次CM后已经进行PM的次数和距离上次PM后加工工序的数量；具体采用预防性维护中的机会维护策略OM作为进行机器维护的方式，以减少准备时间和准备费用；b设计基于自适应维修策略AJMW的元启发式算法；在自适应维修策略AJMW基础上设计一种基于元启发式算法和自适应维修策略的联合优化方法；其中元启发算法采用的是改进的随机密钥遗传算法，对生产调度顺序及工单安排和机器维护的相关参数进行编码和解码；包括：随机密钥遗传算法的编码部分，其中的染色体由三部分组成：第一部分是将加工工序分配给机器，包括加工工序顺序；第二部分是PM中机器维修范围系数的取值范围ξ；第三部分是与PM中不同阶段机器维修比例系数g相关的不同阶段的维护；随机密钥遗传算法的解码部分为：实时监测每个机器完成每个工单之后的退化状态，并根据状态判断是否达到CM点或者PM点；若达到CM点，则更新机器的退化状态为0，若达到PM点，则根据AJMW选择需要维护的机器，根据式16表示的不完美PM策略更新机器的退化状态；每次进行维修后更新维护费用、机器可用时间及预测机器的下一个PM维修点参数；若CM点和PM点均未达到，则根据式1表示的机器退化模型更新机器状态参数；采用上述基于元启发式算法和自适应维修策略AJMW的联合优化方法，求解步骤2构建的生产与维护联合优化模型，即可实现对混合生产系统进行工程调度和维护优化。

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百度查询： 北京大学 一种基于联合优化模型的生产调度和机器维护优化方法