基于有條件相容組批的生產(chǎn)計劃制定方法研究.pdf

1、有條件相容組批是指在有批處理機和離散可重構(gòu)機器組成的加工單元中，在同一個批處理機上，零件能否組成一批，受到零件尺寸、材料、重量、工藝形狀等多因素影響，這個影響主要來自于后續(xù)的離散可重構(gòu)機器的經(jīng)濟加工要求。它不同于一般的不相容組批，是組批生產(chǎn)領(lǐng)域的一個新問題，其批的構(gòu)成和排序也更復(fù)雜，需要經(jīng)常調(diào)整。傳統(tǒng)的等級生產(chǎn)計劃方法無法滿足生產(chǎn)的動態(tài)變化以及交貨期和成本優(yōu)化同時優(yōu)化需要，導(dǎo)致訂單完工率低、投入產(chǎn)出比低，影響企業(yè)的競爭力。因此，研究基于

2、有條件相容組批的生產(chǎn)計劃的制定方法非常必要。
　　 本文以鍛造有條件相容組批多級生產(chǎn)系統(tǒng)為研究對象，研究不確定條件下該系統(tǒng)動態(tài)生產(chǎn)計劃的制定方法，研究其計劃模式、主計劃制定方法、日計劃制定方法、兩層計劃協(xié)同方法和多級車間日計劃生產(chǎn)協(xié)同方法以及新訂單交貨期設(shè)置方法，主要工作有:
　　 ①針對傳統(tǒng)等級計劃不能充分考慮車間實際情況這一問題，提出構(gòu)建鍛造生產(chǎn)計劃新模式研究。鑒于有條件相容組批的批的組成和批排序算法過程比較復(fù)雜，提

3、出了周計劃和日計劃生成研究;鑒于動態(tài)環(huán)境下指令傳遞和系統(tǒng)穩(wěn)定性控制對計劃的執(zhí)行和成本降低有重要影響，提出了基于分形思想的Holon計劃控制體系研究。
　　 ②針對鍛造組批比較復(fù)雜，傳統(tǒng)計劃方法無法給出優(yōu)化計劃方案，本文提出了有條件相容組批的概念，構(gòu)建了有條件相容組批的主計劃數(shù)學(xué)模型。提出了基于工件模糊聚類的兩種算法:算法1的工件優(yōu)先級由工件熵值、工件松弛時間重要度、市場意志共同決定，批的優(yōu)先級由批內(nèi)最高優(yōu)先級工件決定;算法2為隨

4、機密鑰代表混合遺傳算法，該算法用隨機密鑰進行編碼和解碼，采用基于規(guī)則編碼的方法來優(yōu)化基因序列和基于規(guī)則的交叉操作，采用小生境技術(shù)來調(diào)整個體適應(yīng)度，采用精英保留策略產(chǎn)生下一代。數(shù)值實驗結(jié)果表明:在多品種、高負荷下，混合遺傳算法好于算法1，算法1好于其他啟發(fā)式算法。實現(xiàn)了確定條件下主計劃制定問題。
　　 ③針對鍛機是一個可重構(gòu)機器，鍛打過程是一個單階段可重入過程，即單階段、多個可重構(gòu)設(shè)備并行生產(chǎn)方式，任意時刻可重構(gòu)設(shè)備之間的設(shè)備狀態(tài)

5、都不相同，產(chǎn)品在其上進行可重入制造，目標是加工時間最小。為此，提出了可重構(gòu)機器可重入調(diào)度概念，研究發(fā)現(xiàn)，它是一種新的Job-shop問題，即工件不僅研究在機器上的排序，以及工件對機器的指派，還要研究工件的工步變形，對機器的指派，構(gòu)建了數(shù)字模型，采用混合粒子群算法來求解，給出了編碼方法、可行解控制方法，實例求解結(jié)果顯示:并行可重構(gòu)機器在可重入生產(chǎn)方式下，形成流水線生產(chǎn)方式要比并行單機完成全部工步所用時間短，設(shè)備調(diào)整次數(shù)少。實現(xiàn)了確定條件下

6、，鍛造日計劃的制定。
　　 ④針對動態(tài)環(huán)境下，動態(tài)計劃應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩層計劃協(xié)同和車間多級協(xié)同這一需求，提出了隨機環(huán)境下多級結(jié)構(gòu)多目標組批全局優(yōu)化與局部優(yōu)化協(xié)同問題。構(gòu)建了兩層計劃協(xié)同模型，提出了基于強化學(xué)習的訂單投放策略。為此，本文首先對建模工具的選擇進行分析，選擇了基于微軟Aglet移動Agent建模和基于Flexsim仿真相結(jié)合的研究技術(shù)，系統(tǒng)控制采用混合控制結(jié)構(gòu)以避免傳統(tǒng)多agent系統(tǒng)的缺陷;其次，設(shè)計了鍛造多級、多目標組

7、批協(xié)同求解框架，給出了多agent協(xié)作模型和基于UML協(xié)同過程。為了驗證該算法的有效性和優(yōu)越性進行了數(shù)字實驗設(shè)計，對可能影響實驗結(jié)果的生產(chǎn)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置作了對照實驗，實驗研究了不確定條件下不同算法的拖期數(shù)和成本表現(xiàn)，其中對拖期有影響的不確定條件包括加工時間的隨機性、故障隨機性、以及能力隨機性三個方面，對成本有影響因素包括懲罰和企業(yè)經(jīng)營成本，實驗結(jié)果表明本文算法明顯優(yōu)于傳統(tǒng)前向投放策略，具有很好的穩(wěn)定性。
　　 本文的研究成果在一定