復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下優(yōu)化調(diào)度方法研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，每個(gè)企業(yè)都在尋求最佳的生產(chǎn)與運(yùn)作管理方案，以提高企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理效率，從而提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。生產(chǎn)與運(yùn)作管理的核心是作業(yè)車(chē)間調(diào)度（Job Shop Scheduling—JSP）問(wèn)題能夠高效地獲得優(yōu)化解，而作業(yè)車(chē)間調(diào)度問(wèn)題又是典型的NP-hard難題，因此，研究作業(yè)車(chē)間調(diào)度問(wèn)題具有很大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 已有的對(duì)作業(yè)車(chē)間調(diào)度問(wèn)題的研究大都存在兩個(gè)問(wèn)題： 一是將生產(chǎn)系統(tǒng)中的各種參數(shù)

2、看做確定性的精確值，即僅將它作為一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題加以處理，而實(shí)際情況是由于各種因素的影響，加工參數(shù)不是也不可能是確定性的精確值。 二是忽略了實(shí)際加工過(guò)程中各種動(dòng)態(tài)狀況的出現(xiàn)：待加工的工件連續(xù)不斷的到來(lái)、機(jī)床設(shè)備突然損壞或被修復(fù)、工人生病請(qǐng)假等，在這種環(huán)境下的作業(yè)車(chē)間調(diào)度實(shí)際上是動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題。 已有的作業(yè)車(chē)間調(diào)度研究往往將系統(tǒng)模型大大簡(jiǎn)化，與實(shí)際生產(chǎn)狀況距離較遠(yuǎn)，特別是不完全適合生產(chǎn)條件變化頻繁、工況變化大的我國(guó)制造企業(yè)。因此

3、，本論文從復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境調(diào)度控制與優(yōu)化的實(shí)際需求出發(fā)，考慮到生產(chǎn)環(huán)境中的不確定性、動(dòng)態(tài)擾動(dòng)等因素的影響，將智能方法與優(yōu)化理論相結(jié)合，采用學(xué)科交叉和學(xué)科融合手段，創(chuàng)造性研究新的調(diào)度理論和方法，并在典型的復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。 為區(qū)別傳統(tǒng)的作業(yè)車(chē)間調(diào)度研究，本文將不確定、動(dòng)態(tài)環(huán)境下的作業(yè)車(chē)間調(diào)度研究定義為復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下的優(yōu)化調(diào)度研究。全文主要工作如下： （1）復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下的優(yōu)化調(diào)度理論和方法在歸納總結(jié)已有成果基礎(chǔ)上，對(duì)

4、復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度算法搜索的全局性、快速性和魯棒性進(jìn)行了理論研究，提出了搜索進(jìn)入局部極小的合理判斷準(zhǔn)則；將模擬退火算法的概率突跳性同遺傳算法的并行搜索能力相結(jié)合，提出了一種高效的混合優(yōu)化算法——?jiǎng)討B(tài)混合遺傳算法；采用方差分析和試驗(yàn)評(píng)估的方法，提供了控制優(yōu)化參數(shù)選取的理論指導(dǎo)和規(guī)律性結(jié)論。 （2）不確定性環(huán)境下JSP調(diào)度的建模與分析方法研究了不確定環(huán)境下的車(chē)間調(diào)度問(wèn)題，結(jié)合模糊集合論中有號(hào)距離和優(yōu)化指標(biāo)β概念建立了兩種模糊JSP

5、調(diào)度模型，針對(duì)這兩類(lèi)模型，采用動(dòng)態(tài)混合遺傳算法進(jìn)行了排序?qū)?yōu)，仿真實(shí)例驗(yàn)算了兩種調(diào)度模型的有效性和正確性，并對(duì)兩種模型的進(jìn)行了比較；對(duì)作業(yè)調(diào)度問(wèn)題中加工參數(shù)的波動(dòng)對(duì)調(diào)度結(jié)果的不確定影響程度進(jìn)行了深入的分析研究，提出了一種雙目標(biāo)優(yōu)化概念，建立了三種判別加工參數(shù)模糊性對(duì)調(diào)度結(jié)果不確定性影響程度的定量模型，指出了不同模型的使用場(chǎng)合及判斷標(biāo)準(zhǔn)。 （3）動(dòng)態(tài)環(huán)境下JSP重調(diào)度理論及方法研究研究了動(dòng)態(tài)生產(chǎn)環(huán)境下作業(yè)車(chē)間調(diào)度問(wèn)題的特點(diǎn)，對(duì)調(diào)度

6、解的魯棒性和柔性進(jìn)行了研究，給出了調(diào)度解的魯棒測(cè)量的定義以及它的特性，提出了重調(diào)度概念，給出了重調(diào)度的性能測(cè)定指標(biāo)，通過(guò)仿真，驗(yàn)證了采用遺傳算法可以找到魯棒性和柔性都很強(qiáng)的調(diào)度，這種調(diào)度在機(jī)器出現(xiàn)故障等動(dòng)態(tài)環(huán)境下經(jīng)過(guò)重調(diào)度后性能優(yōu)于常規(guī)調(diào)度的結(jié)果。 （4）針對(duì)非量產(chǎn)模式生產(chǎn)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了實(shí)用性的具有生產(chǎn)信息管理、生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)排程、生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度控制等功能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造系統(tǒng)E-proms，在系統(tǒng)上分別實(shí)現(xiàn)了基于“基于約束優(yōu)先加權(quán)值調(diào)度