一類混合車間集成調(diào)度優(yōu)化問題研究.pdf

1、目前，車間調(diào)度研究大多集中在Job Shop Scheduling或Flow Shop Scheduling等典型的單一調(diào)度問題，而關(guān)于混合車間調(diào)度的研究在文獻中則較為鮮見。另外，傳統(tǒng)研究中一般沒有集成考慮計劃與調(diào)度這兩個緊密相關(guān)、互相影響的環(huán)節(jié)。本文針對多品種小批量生產(chǎn)方式下包含柔性工藝路線的混合車間（兼具Job Shop和Open Shop調(diào)度特點）的集成調(diào)度問題進行了探索研究。研究工作大致總結(jié)如下:
　　(1)首先基于車間計

2、劃與調(diào)度實際生產(chǎn)現(xiàn)狀，提出了車間計劃與調(diào)度集成框架。然后通過對一個混合車間內(nèi)加工與裝配生產(chǎn)過程的詳細分析，提出了一類兼具Job Shop和Open Shop調(diào)度特點的混合車間集成調(diào)度問題。與傳統(tǒng)研究不同的是，該類問題考慮了實際加工和裝配過程中可能存在的柔性工藝路線。針對此類調(diào)度問題，提出了混合車間集成調(diào)度的通用數(shù)學模型，為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)對于多層次產(chǎn)品的集成調(diào)度問題，考慮到生產(chǎn)能力、加工順序、交貨期、加工調(diào)整時

3、間和運輸時間等約束，以生產(chǎn)過程中的懲罰成本最小化為目標，建立了該問題的混合整數(shù)規(guī)劃模型。針對該模型設(shè)計了遺傳算法進行求解，采用包含加工順序和加工機器信息的兩維隨機鍵編碼方式，設(shè)計并提出相應的調(diào)度生成器進行編碼和解碼，以保證可行解的生成。運用該算法對不同規(guī)模的算例進行求解，并與利用CPLEX優(yōu)化軟件所得的精確解進行對比，從而驗證了所提模型和算法的有效性，同時計算結(jié)果表明所提遺傳算法在相對較短的時間內(nèi)，可以獲得總體上更好的求解質(zhì)量。

4、　　(3)針對多目標集成調(diào)度問題，分別以機器空閑時間和訂單提前或延遲成本最小為目標，建立了多目標混合整數(shù)規(guī)劃模型。為求解該模型，通過模糊偏好策略將這兩個目標轉(zhuǎn)化為單一目標。采用拓撲排序生成工序序列，提出了基于偏好的自適應遺傳算法。設(shè)計算例驗證了所提模型和算法的有效性，測試結(jié)果還表明隨著問題規(guī)模的增加，自適應算法相比于標準遺傳算法的優(yōu)勢更趨明顯。
　　(4)針對包含工序外協(xié)的集成調(diào)度問題，以最小化makespan為目標，建立了此類調(diào)

5、度問題的整數(shù)規(guī)劃數(shù)學模型。提出了一個遺傳算法與模擬退火算法相結(jié)合的混合啟發(fā)式算法對此模型進行求解，提出在工序級進行排程的加工序列生成策略，從而顯著增加模型的可行解空間;并在算法中引入階段進化的思想，以確定模擬退火算法調(diào)用的時機，從而提高算法的運行效率。算例的計算結(jié)果表明相對于文獻中另外兩種算法，本文所提出的混合啟發(fā)式算法總體上具有更好的求解性能。
　　(5)針對包括多個復雜產(chǎn)品和多級供應鏈系統(tǒng)中的生產(chǎn)-分銷計劃問題，以供應鏈總成本

6、和運行時間最小化為目標，考慮到供應鏈系統(tǒng)中庫存平衡、運輸平衡、生產(chǎn)平衡等約束要求，建立了供應鏈協(xié)同計劃的整數(shù)規(guī)劃數(shù)學模型。通過混合仿真和解析模型的迭代求解來獲得更接近生產(chǎn)實際的最優(yōu)生產(chǎn)和分銷計劃。通過對設(shè)計算例的求解驗證了所提仿真-解析相結(jié)合混合方法的合理性和有效性。
　　(6)為了對文中所提出的方法和模型進行系統(tǒng)實現(xiàn)和驗證，結(jié)合某電機企業(yè)的實際情況，設(shè)計了混合車間生產(chǎn)計劃與調(diào)度集成優(yōu)化的原型系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)計劃與調(diào)度集成優(yōu)化的建