不一致熔煉任務(wù)的平行機(jī)批調(diào)度問(wèn)題研究.pdf

1、精鑄作為一種面向復(fù)雜型腔模具及模具小批量制造的新方法，在一些模具企業(yè)得到了很好的應(yīng)用。鋁合金熔煉是精鑄的關(guān)鍵工序之一，對(duì)鋁合金熔煉任務(wù)合理組批調(diào)度，對(duì)于企業(yè)節(jié)能減排、降低成本、提高模具制造效率具有重要意義。
　　 在熔煉工序中，熔煉任務(wù)批調(diào)度是一個(gè)具有不同任務(wù)到達(dá)時(shí)間和不一致重量任務(wù)的批調(diào)度問(wèn)題，其熔煉任務(wù)批工時(shí)與熔煉任務(wù)重量為單調(diào)遞增函數(shù)關(guān)系。面向單機(jī)或同型機(jī)的、以批中最大任務(wù)工時(shí)為批工時(shí)的并行批調(diào)度算法不能直接應(yīng)用于此問(wèn)題求

2、解。本文以不一致熔煉任務(wù)平行機(jī)批調(diào)度問(wèn)題為研究背景，系統(tǒng)的研究了單機(jī)、同型機(jī)、同類機(jī)、不相關(guān)機(jī)批調(diào)度問(wèn)題，重點(diǎn)研究批調(diào)度問(wèn)題的任務(wù)分批規(guī)則、調(diào)度優(yōu)化規(guī)則及其求解算法。主要工作內(nèi)容如下:
　　 (1)面向模具精鑄中鋁合金熔煉過(guò)程，研究熔煉任務(wù)批特征，以最小化最大完工時(shí)間為目標(biāo)，建立不一致熔煉任務(wù)的平行機(jī)批調(diào)度統(tǒng)一模型。
　　 (2)不一致熔煉任務(wù)的單機(jī)批調(diào)度算法研究。單機(jī)批調(diào)度是平行機(jī)批調(diào)度問(wèn)題的基礎(chǔ)。結(jié)合單機(jī)環(huán)境下不一致

3、熔煉任務(wù)的特點(diǎn)，首先將統(tǒng)一模型簡(jiǎn)化為單機(jī)批調(diào)度模型;建立了考慮任務(wù)同時(shí)投放情形下基于批重量匹配(BWF)分批規(guī)則的遺傳算法;考慮任務(wù)動(dòng)態(tài)投放情形，提出了基于批投放時(shí)間優(yōu)先(BRF)分批規(guī)則和批任務(wù)左移(JLS)優(yōu)化規(guī)則的遺傳算法;仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法計(jì)算效率優(yōu)于模擬退火算法。
　　 (3)不一致熔煉任務(wù)的同型機(jī)批調(diào)度算法研究。針對(duì)同型機(jī)熔煉約束相同的特征，采用先將任務(wù)分批、再將任務(wù)批分配到批處理機(jī)并排序的兩階段遺傳算法求解思路。首

4、先采用BWF、BRF分批規(guī)則對(duì)任務(wù)分批，然后采用通常的最長(zhǎng)加工時(shí)間(LPT)、最早投放時(shí)間(ERT)規(guī)則將任務(wù)批分配到批處理機(jī)并排序，并對(duì)該優(yōu)化結(jié)果采用最小同型機(jī)完工時(shí)間差(MCDPM)、同型機(jī)最后完工批任務(wù)調(diào)整(JALBPMR)優(yōu)化規(guī)則進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，可有效避免遺傳算法的過(guò)早收斂。
　　 (4)不一致熔煉任務(wù)的同類機(jī)批調(diào)度算法研究?？紤]到同類機(jī)容量約束相同、加工速度不同的特點(diǎn)，對(duì)同型機(jī)批調(diào)度算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了以最小同類機(jī)完工

5、時(shí)間差(MCDQM)代替MCDPM、以同類機(jī)最后完工批任務(wù)調(diào)整(JALBQMR)優(yōu)化規(guī)則代替JALBPMR建立同類機(jī)批調(diào)度遺傳算法。針對(duì)任務(wù)同時(shí)投放及動(dòng)態(tài)投放兩種情形的仿真實(shí)驗(yàn)表明，算法具有良好的求解質(zhì)量及效率。
　　 (5)不一致熔煉任務(wù)的不相關(guān)機(jī)批調(diào)度算法研究。由于批處理機(jī)容量不一致，前述同型機(jī)、同類機(jī)的分階段求解思路不再適應(yīng)。針對(duì)任務(wù)同時(shí)到達(dá)情況，綜合考慮任務(wù)分批與批分配到批處理機(jī)的過(guò)程，提出機(jī)器最早完工時(shí)間與批首次匹配(

6、MECT-BFF)調(diào)度規(guī)則;針對(duì)任務(wù)動(dòng)態(tài)到達(dá)情況，借鑒BWF、BRF分批規(guī)則先隨機(jī)分批然后再進(jìn)行批調(diào)整的思路，采用最大批處理機(jī)容量約束作為批修復(fù)的判斷依據(jù)，并將從需修復(fù)批中調(diào)整出來(lái)的任務(wù)，按最小容量約束組批，在此基礎(chǔ)上提出了最早投放時(shí)間與機(jī)器最早完工時(shí)間(ERT-MECT)調(diào)度規(guī)則。基于提出的規(guī)則設(shè)計(jì)了混合粒子群算法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法具有很好的求解質(zhì)量。
　　 (6)熔煉爐批調(diào)度模塊的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用?；诒疚奶岢鏊惴ㄩ_(kāi)發(fā)的熔煉爐

7、批調(diào)度管理模塊，已嵌入到團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的模具生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度系統(tǒng)中，并在一家大型模具企業(yè)得到應(yīng)用，應(yīng)用效果良好。
　　 總之，本文針對(duì)不一致熔煉任務(wù)批調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了較為系統(tǒng)、深入的研究，建立了該類問(wèn)題的平行機(jī)調(diào)度統(tǒng)一模型，提出了BWF、BRF分批規(guī)則以及MCDPM、MCDQM、JALBPMR、JALBQMR優(yōu)化規(guī)則，針對(duì)復(fù)雜的不相關(guān)機(jī)問(wèn)題提出了MECT-BFF、ERT-MECT調(diào)度規(guī)則，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)各種機(jī)器環(huán)境提出了有效的求解算法，