(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211013975.9 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 电子科技大 学 地址 611731 四川省成 都市高新区 （西区） 西源大道 2006号 (72)发明人 李波　张竞一　刘民岷　洪涛　 胡家文　 (74)专利代理 机构 电子科技大 学专利中心 51203 专利代理师 陈一鑫 (51)Int.Cl. G06Q 10/00(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) G06N 3/00(2006.01)G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种混合流水车间预防性维护与生产调度 联合决策方法 (57)摘要 本发明公开了一种混合流水车间预防性维 护与生产调度联合决策方法， 涉及数据处理方法 以及混合流水线联合调度模型优化求解方法。 本 发明以机器维护成本与工件提前/拖期惩罚总成 本低、 系统停机时段少、 机器意外故障影响相对 较小为目标； 通过在混合流水线联合调度过程中 综合考虑不同机器发生意外故障对生产带来的 不同影响程度以及设备间经济相关性对维护成 本的影响， 以设备维护成本与工件提前/拖期惩 罚成本之和为目标函数采用内嵌仿真的粒子群 ‑ 遗传算法求解各工件调度顺序与各设备维护时 间点， 可以减少系统维护次数及费用， 提高工件 完工准时率。 权利要求书5页 说明书10页 附图3页 CN 115438815 A 2022.12.06 CN 115438815 A 1.一种混合 流水车间预防性维护与生产调度联合决策 方法， 该方法包括以下步骤： 步骤1： 根据收集到的设备性能退化数据， 求得设备的可靠度函数及故障率 函数； 步骤2： 根据设备差异性， 计算各工序间设备维护优先级； 步骤3： 根据步骤2所 得到的设备维护需求优先级， 建立混合 流水车间联合调度模型； 步骤3.1： 确定联合调度模型约束； 步骤3.2： 进行 预防性维护建模， 并更新初始调度顺序； 步骤3.2.1： 设机器故障率函数服从两参数威布尔分布： 则机器可靠度 函数为： 其中t表示设备役龄， 设当 时， 有 则系统进行第j次维护停机， 记βj,xy＝1， Tj＝t， ns＝ns+1， 对oi≥ox的所有工序进行机会维护 判断： 设备状态因子βj,xy表示系统第j次停机维护时， 设备Exy是否进行维护活动， 其中对于阶 次oi＜ox的所有工序令βj,xy＝0； 其中， 表示取任意值， φ表示威布尔 分布中的形状参数， φ>0， η表示威布尔 分布中的 尺寸参数， η>0， Rxy(t)表示设备Exy的可靠度函数， Cxy[l]表示Oxy[l]工序的结束时间， Rpt表示 设备预防性维护阈值， Tj表示系统第j次预防性维护时间， Exy表示工序x的第y台设备， ns表 示系统总停机次数， 初值为0， 表示工序x的第y台设备在t时刻的役龄， Rot表示设备机会 维护阈值； 步骤3.2.2： 使用虚拟役龄模型对维护效果进行建模， 在对系统进行第j次停机维护后， 根据设备状态因子βj,xy更新第j次维护后t＝t+Tm时刻设备的虚拟役龄， Tm表示设备平均维 护时间： ①βj,xy＝0， 即第j次系统维护时， 设备Exy不进行维护： ②βj,xy＝1， 即第j次系统维护时， 设备Exy进行维护： εx为役龄改善因子， 用来描述设备非完美 维护后的可靠度变换情况， 同工序内设备εx相 同且为定值， 0＜ εx＜1； 步骤3.2.3： 开始加工时间Sxy[l]与完工时间Cxy[l]更新： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115438815 A 2其中， Tj表示系统第j次预防性维护时间； 步骤3.3： 构建联合调度模型目标函数； (1)计算设备维护总成本 Cm： Cm＝Cdm+Cpm 其中， 其中， cus表示设备小修费用时需要考虑故障后小修紧急调度费用， cs表示设备预防性 维护费用时需要考虑预防性维护调度费用， Cdm表示事后小修总成本， Cpm表示预防性维护总 成本， m表 示工序总数， nx表示设备总数， nxy表示工序x的第y台设备意外故障期望次数， 初值 为0， 表示工序x的设备小修费用， cs表示单次维护调度费用， 表示工序x的设备维护费 用； (2)计算工件总提前/拖期惩罚成本 Cta： 其中， 表示工件Ji的预期完工时间， 表示工件Ji单位拖期惩罚成本， 表示工件Ji 单位提前惩罚成本， xixy[l]表示工件Ji在工序x的第y台设备的第l个位置加工为1， 否则为0； (3)目标函数： min(Cost)＝mi n(Cta+Cm)； 步骤4： 计算目标函数最小时的工件调度顺序与维护时间点， 工件调度顺序由各工件开 始加工时间Sxy[l]与完工时间Cxy[l]确定， 设备维护时间点 根据Tj与βj,xy联合确定 。 2.如权利要求1所述的一种混合流水车间预防性维护与生产调度联合决策方法， 其特 征在于， 步骤1的具体方法为： 步骤1.1： 分析设备失效机理， 确定能够反映产品性能退化的退化特 征量与失效阈值Df； 步骤1.2： 收集n个设备在t1,t2......,tm时刻的退化数据， 依据性能退化曲线趋势， 选 择适当的退化模型进行描述； 步骤1.3： 根据收集到的设备性能退化数据， 使用最小二乘法估计各个样本性能退化模 型的参数， 得到各样本的退化轨 迹； 步骤1.4： 根据失效阈值Df与已求得的各样本退化模型， 外推求出各个样本的失效时间 T1， T2.....， Tn； 步骤1.5： 使用威布尔分布拟合该设备的失效时间概率密度函数 f(t)； 根据外推出的失 效时间数据通过极大似然估计方法求出威布尔分布中的形状参数φ与尺寸 参数 η： 步骤1.5.1： 概 率密度函数f(t)：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115438815 A 3