1)基本原理与方法
在某些情况下,通过采用成组技术等方法对被加工工件进行分批处理,可使每一批的工件具有相同或相似的工艺路线。此时,由于每个工件均需以相同的顺序通过制造系统中的设备进行加工,因此其调度问题可归结为流水排序调度问题,可通过流水排序方法予以解决。
所谓流水排序,其问题可描述为:设有n个工件和m台设备,每个工件均需按相同的顺序通过这m台设备进行加工。要求以某种性能指标最优为目标,求出n个工件进入系统的顺序。
基于流水排序的调度方法是一种静态调度方法,其实施过程是先通过作业排序到调度表,然后按调度表控制生产过程运行。如果生产过程中出现异常情况,则需要重新排序,再按新排出的调度表继续控制生产过程运行。
实现流水排序调度的关键是流水排序算法。目前在该领域的研究已取得较快进展,研究出多种类型的排序算法,概括起来可分为如下几类:
(1)单机排序算法。
(2)两机排序算法。
(3)三机排序算法。
(4)m机排序算法。
2)N作业单机排序
(1)性能指标。为实现最优作业排序,以作业平均通过时间(mean flow time,MFT)最短作为性能指标。MFT的计算公式如下:
式中,Ci=wi+ti为i作业的完工时间;wi,ti为i作业的等待和加工时间。
(2)实现MFT最短的调度方法。下面将证明,按处理时间最短(shortest processing time,SPT)优先原则排序可使MFT最短。
SPT优先原则的含义是:具有最短加工时间的作业优先加工(处理)。
证明:由图5-17可知,
第2作业的等待时间:w2=t1(www.xing528.com)
第3作业的等待时间:w3=t1+t2
第4作业的等待时间:w4=t1+t2+t3
……
第n作业的等待时间:wn=t1+t2+…+tn-1
总等待时间:
图5-17 作业加工过程
由此可见,加工时间前的权重系数由大到小递减,说明越是排在前面的作业,其加工时间对总等待时间的贡献越大,因此将加工时间最短的作业排在最前面,即按照SPT原则排序,即可使总等待时间最短。
又因为总加工时间=常数,所以,总等待时间最短,即可保证总通过时间最短,从而使平均通过时间最短。
(3)推论:MFT最小可保证作业平均延误时间(mean lateness,ML)最小。
证明:第作业的延误时间为
式中,di为第i作业的交付时间。
作业的平均延误时间为
式中,d=为平均交付时间。因为平均交付时间d为常数,所以MFT最小,ML也最小。
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