使用 OptaPlanner 安排航空航天复合材料加工厂的固化任务

Question

背景

在航空复合材料加工厂中，“固化”过程需要使用高压釜，这对于工厂来说是稀缺资源。为了提高效率，需要对各部位的固化需求（简称固化任务）进行如下调度：

固化任务的关键属性：

1. 任务ID（唯一标识任务）
2. 任务预计到达时间
3. 固化任务使用的参数；具有相同固化参数的任务可以同时安排在同一个高压釜中。
4. 固化参数中指定的持续时间，代表高压釜将被占用的时间（具有相同固化参数的任务具有相同的固化持续时间）。
5. 工装的底面积；高压灭菌器中任务所需的面积。
6. 最长等待固化时间，争取在这段时间内执行。

工厂拥有多台高压釜设备，其关键属性包括：

1. 高压灭菌器ID
2. 容量——高压釜可容纳的面积，对应于固化任务的底面积。

要求

• 假设所有高压灭菌器最初都可用。
• 根据固化参数、预计到达时间和计划高压釜的当前占用时间对固化任务进行分组。
• 将这批任务安排到高压灭菌器中。
• 每个高压灭菌器一次只能执行一个批处理任务。
• 批量任务的总底面积不能超过高压灭菌器的容量。
• 最大限度地减少所有固化任务的等待时间。

问题

我该如何建模？

我的困难在于需要将固化任务规划为批量任务，并将这些批量任务一次性分配给特定设备。规划批处理任务具有挑战性，因为：

我需要考虑哪些未来任务将到达以及它们是否使用相同的计划参数。 将具有相同固化参数的固化任务分组后，我无法继续进行。我不知道首先安排哪组固化参数，将它们分配给哪个高压釜，以及如何使用相同的固化参数进一步批量任务（考虑设备容量限制）。 我不确定OptaPlanner是否支持这种场景。

Answer 1

如果每台机器（高压灭菌器）一次有一项作业（任务），则这是作业车间调度问题，请查看 timefold-quickstarts 中的食品包装快速入门（OptaPlanner 已停产，并以 Timefold 形式继续）。

如果每台机器同时有多个作业：

• 它允许自动折叠（请参阅文档，向下滚动）
• 或者是 2D 表面或 3D 体积装箱问题（时间与高压灭菌器占用率），目前尚未得到很好的支持。