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1、基于Petri网仿真的双资源JSP动态优化调度摘要:以带有控制器的Petri网为建模工具对柔性生产调度中的离散事件建模,通过构建Petri网控制器使系统的运行满足期望的目标,同时利用混合遗传算法获得调度结果,用于解决作业车间的加工受到机床、操作工人等资源制约条件下的动态优化调度.为了保证生产的平稳性,最大限度地维持车间的生产能力,提出了针对不同的扰动进行分类处理的新方法,首先基于机床故障修复时间、工人离岗时间及取消订单包含任务的多少进行分类调度,然后根据机床故障修复后以及工人回岗后剩余任务的多少决定是否进行再一次的调度,最后对算法进行了仿真研究.关键词:Petri网;控制
2、器;遗传算法;模拟退火算法;动态车间调度Abstract:APetrinetwithcontrollerisusedtomodeldiscreteeventsinflexiblejobshopscheduling,andmakingthesystemrunningsatisfytheanticipantaimthroughconstructingthePetrinetcontroller,andtheschedulingresultsisobtainedbasedonhybridalgorithmofgeneticalgorithmandsimulatedannealin
3、galgorithm.Themethodisdevelopedtoaddressthedynamicschedulingprobleminmanufacturingsystemsconstrainedbymachines,workers.Inordertoassurethestabilityofmanufacture,andthejobshopproductionabilitycanbemaintainedfarthest,differentuncertaindisturbancesareclassifiedtodisposewithanewmethod.Firstly,
4、classifiedbasedonmachinerepairingtime,andworkerleavingtime,andtaskofordercanceling;andthendecidingwhetheritisarrangedagainbasedonremaindertaskaftermachinerepairingandworkerreturning;andlastly,simulationbaseddynamicjobshopschedulingisdeveloped.Keywords:Petrinet;controller;geneticalgorithm;
5、simulatedannealingalgorithm;dynamicjobshopscheduling前言具有柔性加工路径的Jobshop型调度问题(JSP)是一个具有NP难计算复杂性的开放问题.虽然针对调度问题已经提出了很多方法,例如排队论模型、数学规划、系统仿真、控制理论等,但是这些方法描述问题的能力很有限,所以寻找更加有效的方法是很有必要的.近年来,Petri网作为离散事件动态系统的建模和分析工具,已被成功地应用于柔性生产系统的建模/分析和控制[1-6],但都只是对生产线本身建模,不能反映作为生产线中外部控制的调度策略的影响.本文应用具有库所和变迁混合约束的Pet
6、ri网控制器设计方法[7]进行控制器的设计,并对Petri网进行建模.在此Petri网模型基础之上充分地利用了混合的遗传算法和模拟退火算法[8](GASA),通过对该Petri网模型的仿真运行可以获得调度策略的性能.为了更好地解决动态调度问题,提出了对双资源动态优化调度进行分类处理的新方法,针对不同的扰动通过选取合理有效的调度策略,最大限度地维持车间的生产能力,通过具体实例验证了所提方法的问题求解能力,表明所提出方法的有效性.柔性生产调度的Petri网模型普通Petri网模型仅能够反映生产线的加工路径及其资源约束,而本文通过构建Petri网控制器可以对设备优先级、操作优先
7、级等进行描述.添加控制器的目的就是使系统的运行满足期望的目标,从控制的观点来看,控制器是通过使能或禁止它的输出变迁来实现它的控制目标的,并从它的输入变迁的激发获得反馈,所以该控制器设计方法只需要考虑直接或间接的与约束有关的变迁,同时利用局部设计和Petri网简化技术实现控制器的设计,因而比Yang[9]提出的Petri网控制器设计方法更加简单、有效并且不会导致死锁.为了直观的说明柔性生产调度的Petri网模型,建立一子模型.考虑如下的一个FMS系统,系统中有3种类型6台机床,1、2号机床为类型Ⅰ;3号机床为类型Ⅱ;4、5、6号
