擴展工藝約束下動態(tài)作業(yè)車間的調(diào)度規(guī)則研究.pdf

1、生產(chǎn)調(diào)度問題由于其強大的工程應用背景和優(yōu)化求解的難處理性，長期受到制造領域和學術界的高度重視。隨著制造規(guī)模和復雜程度的不斷提高，動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題已成為當前制造業(yè)面臨的難題，存在建模和優(yōu)化求解的困難。
　　求解動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題一般用啟發(fā)式算法。由于改進型啟發(fā)式算法求解時需要大量計算時間，而構造型啟發(fā)式算法中的調(diào)度規(guī)則只需很少的求解計算時間，且有針對車間中的動態(tài)變化及時做出反應的能力，因而成為處理動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題的一種常用

2、方法。但不同調(diào)度規(guī)則的性能優(yōu)勢不同，調(diào)度方案的性能取決于所用的調(diào)度規(guī)則，所以需要針對不同調(diào)度環(huán)境設計和選擇合適的調(diào)度規(guī)則，以得到更好的調(diào)度結果。本文針對考慮擴展工藝約束的動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題，首先用基于經(jīng)驗的方法為問題設計調(diào)度規(guī)則，通過仿真試驗，驗證所提出規(guī)則的有效性并分析模型參數(shù)對規(guī)則性能的影響。在此基礎上，用智能算法遺傳規(guī)劃針對具有不同調(diào)度環(huán)境的動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題，通過提取問題的模型特征參數(shù)，為問題智能設計出性能更好的調(diào)度規(guī)則。<

3、br>　　本文的主要工作包括以下幾個方面:
　　(1)對求解作業(yè)車間調(diào)度問題的調(diào)度規(guī)則進行了綜述。介紹了調(diào)度規(guī)則的分類以及基于調(diào)度規(guī)則求解作業(yè)車間調(diào)度問題的流程，系統(tǒng)總結了調(diào)度規(guī)則性能的評價方法以及一些已有基本結論。針對調(diào)度規(guī)則的研究熱點，即調(diào)度規(guī)則的智能設計和動態(tài)選擇，分別對這兩方面的已有相關研究進行了綜述，并比較分析了這兩方面研究中各類方法的性能特點。
　　(2)對基于調(diào)度規(guī)則的仿真調(diào)度中的關鍵問題進行了研究。研究了在不

4、同車間利用率下，交貨期設置方法中的交貨期寬裕度系數(shù)在不同松緊程度下的合理取值方法。還對仿真調(diào)度中車間的穩(wěn)定狀態(tài)進行了研究，主要關注了反映車間達到穩(wěn)定狀態(tài)的因素，以及車間利用率設置與車間達到穩(wěn)定狀態(tài)時到達車間的工件數(shù)量之間的關系。
　　(3)用基于經(jīng)驗的方法為考慮擴展工藝約束的動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題設計調(diào)度規(guī)則。從生產(chǎn)制造業(yè)中的模具企業(yè)出發(fā)，提出了擴展工藝約束的概念，建立了考慮擴展工藝約束的動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題模型。針對問題用基于經(jīng)驗

5、的方法提出了四個新的調(diào)度規(guī)則，通過仿真調(diào)度試驗，對比分析了各規(guī)則的性能，驗證了所提出規(guī)則的有效性，并進一步分析了模型參數(shù)交貨期寬裕程度和擴展工藝約束率對調(diào)度規(guī)則性能的影響。
　　(4)用基于遺傳規(guī)劃的方法分別針對考慮與工藝路線相關準備時間和擴展工藝約束的動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題智能設計調(diào)度規(guī)則。詳細介紹了用遺傳規(guī)劃算法設計調(diào)度規(guī)則的過程，并給出了算法的參數(shù)設置和測試案例的生成方法。通過仿真調(diào)度試驗對比分析了規(guī)則的性能，試驗結果表明由遺

6、傳規(guī)劃進化所生成規(guī)則的性能要優(yōu)于已有標桿規(guī)則的性能，且所生成規(guī)則在不同調(diào)度目標下的魯棒性也較好，說明用遺傳規(guī)劃針對不同調(diào)度問題智能設計調(diào)度規(guī)則的優(yōu)越性。
　　(5)開發(fā)了一套“基于調(diào)度規(guī)則的動態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題仿真平臺”，通過該平臺可以方便的產(chǎn)生具有不同調(diào)度環(huán)境的調(diào)度問題仿真實例，并且可以得到用遺傳規(guī)劃針對問題環(huán)境智能設計出的新的調(diào)度規(guī)則，以及在使用不同調(diào)度規(guī)則時的仿真調(diào)度結果，從而實現(xiàn)對具有不同調(diào)度環(huán)境的調(diào)度問題的優(yōu)化求解以及對