目前,針對基本作業方式的建模方法主要有以下幾種:

(1)Baker[33]提出了整數規劃IP(integerprogramming)模型。該模型需要考慮兩類約束:工件工序的前後約束和工序的非堵塞約束。用tjk和Cjk分別表示工件j在機器k上的加工開始時間和完工時間。如果機器h上的工件加工工序先於機器k(用Jh

aink=1,Jh

0,其他,xijk=1,工件i先於j到達設備k

0,其他

設M為一大數,n為加工工件數,m為加工階段數,則以最小化工件加工流程時間(Cmax)為目標的IP模型可表示為:

min{max(Cik)}i∈{1,2,…,n},k∈{1,2,…,m}

s.t.Cik-tik+M×(1-aihk)≥Cih

Cjk-Cik+M×(1-xijk)≥tjk

Cik≥0,aihk,xijk=0,1{i,j}∈{1,2,…,n},{h,k}∈{1,2,…,m}

其中,第一個約束為工序的前後約束,第二個約束為工序的非堵塞約束。

(2)Adams等[34]提出了線性規劃LP(linearprogramming)模型。設N={0,1,…,n}為工序集合,其中0,n分別表示“開始”和“結束”的虛擬工序,M為設備集合,A表示每個工件相鄰工序操作對的集合,E為在設備k上進行的工序對的集合,pi代表第i工序確定的加工時間,ti表示第i個工序的開始時間,則以最小化ti為目標的LP模型可表示為:

mintn

s.t.tj-ti≥pi{i,j}∈A

tj-ti≥pi或ti-tj≥pj{i,j}∈Ek,k∈M

ti≥0i∈N

(3)Balas[35]提出了非連接圖模型G=(N,A,E),其中N包含代表所有工序的節點,即每個工件對於每個加工階段或各加工階段的每台設備(如果加工階段中存在並行機)都有一個節點;A包含連接同一工件的鄰接工序的邊,它表達工件的工序;E包含連接同一機器上加工工序的非連接邊,它表達工件在同一台機器上的加工順序。非連接邊可以有兩個可能方向。作業計劃製訂過程將固定所有非連接邊的方向,以確定同一機器上工序的順序,並采用帶有優先箭頭的連接邊取代非連接邊。非連接圖模型是以簡潔的圖示形式表達製造係統作業計劃的工件、設備、時間等約束。

(4)Lee等[36]提出了Petri網模型。Petri網作為一種圖形建模工具可以形象地表示和分析FMS中加工過程的並發和分布本質[37]以及多項作業共享資源時的衝突現象,具有很強的建模能力,對於描述係統的不確定性和隨機性也具有一定的優越性。Lee等[36]用賦時Petri網為FMS建模,通過優化變遷的發生序列來產生搜索可標識集,從而得到較優的調度結果;東南大學的曹傑等[38]使用著色Petri網進行了車間調度的仿真;東北大學的謝裏陽教授等[39,40]采用Petri網建模,通過GASA組合算法求解雙資源JSP動態調度問題。

(5)林慧蘋等[41]將工作流技術應用於作業計劃,提出了基於工作流的建模。它是一個以過程模型為核心,由全局資源模型、事務模型以及工作流控製數據四部分共同組成的模型係統。過程模型定義工件的加工流程,描述調度問題的工藝約束。全局資源模型定義加工所需的設備,描述調度問題的資源約束。事務模型定義事務的屬性。工作流控製數據是與WTSM模型的執行密切相關的數據。它通過基於活動的建模並在活動定義中內嵌事件-條件-行為(ECA,event.condition.action)規則來達到縮小模型規模,增強模型動態描述能力的目的。

上述建模方法應用於小規模、簡單製造係統的作業計劃問題取得了較好的成效。但由於受自身所能攜帶信息量等限製,上述建模方法不適合於大規模、複雜問題建模,因此對於本書研究的問題必須尋求一種新的建模工具。