基于数字孪生的复杂产品离散装配车间动态调度

曹远冲，熊 辉，庄存波，刘检华，宁伟航

(北京理工大学 机械与车辆学院数字化制造研究所，北京 100081)

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随着物联网、云计算、大数据、工业互联网、人工智能等新一代信息通信技术的快速发展，制造企业的生产系统正在向智能化方向发展。生产车间，特别是面向多品种变批量生产的复杂产品离散装配车间是典型的复杂系统，其运行过程具有高复杂性、强动态性和不确定性因素多等特征，设计合理的调度方案可以提升系统的效率、增强系统的稳定性。

车间调度是车间生产过程的关键环节，其目的是在一系列约束下将一组作业(通常为工序)分配给匹配的机器(或班组)，以优化给定的目标，如总完工时间、总延期时间、总能耗和资源利用率等[1]。早期对车间调度的研究基本属于静态调度，静态调度一般基于以下假设：在调度范围内可用资源(如机器、人员)固定且一直可用；任务的属性确定(如开始日期、截止日期、工时等)。显然，这些假设有些不符合车间实际生产情况，因为生产车间的不确定因素和扰动很多，所以静态调度方法很难真正应用于实际生产过程。

为解决该矛盾，国内外学者开始研究动态调度，其中最常用的方法是预调度—重调度法[2]。该方法通常是先生成一个初始计划，然后在出现扰动时对计划进行动态修改。例如，张祥等[3]先使用粒子群遗传混合算法(Particle Swarm Genetic hybrid Algorithm, PSGA)求解满足正常调度的调度方案，再针对柔性作业车间调度问题(Flexible Job-shop Scheduling Problem, FJSP)中出现的加急情况，采用动态交互层与PSGA结合的方式，成功实现加急任务的动态调度；……