基于馬爾科夫排隊模型的流水車間調(diào)度問題研究.pdf

1、進入二十一世紀隨著科技的快速發(fā)展，智能制造的普及，企業(yè)如何提高資源的利用率，增強對生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)變能力。車間調(diào)度作為智能制造的核心備受各領(lǐng)域?qū)W者關(guān)注成為研究熱點。研究出快速、高效調(diào)度方法可以提高制造系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。生產(chǎn)制造向智能化、高效化與全球化的方向發(fā)展。為了最大限度的提高資源利用率以及應(yīng)對突發(fā)隨機事件，本文構(gòu)建了兩類車間調(diào)度的排隊模型。
　　本文首先建立加工能力不等的馬爾科夫排隊模型對不同類型的機器進行選擇優(yōu)化，分別對M/M/2

2、與M/M/3排隊模型進行仿真實驗；其次，對帶有緩沖區(qū)流水車間中工件排隊時間較長，提出綜合優(yōu)先級排隊規(guī)則；最后，本文通過設(shè)置機器忙時與閑時（機器忙時生產(chǎn)力到達最大，機器閑時生產(chǎn)力為最小值）與工件的優(yōu)先級建立馬爾科夫排隊生產(chǎn)模型，根據(jù)各類工件的到達率調(diào)整機器生產(chǎn)力上下限與各類工件的優(yōu)先級，從而對生產(chǎn)成本進行優(yōu)化。主要的研究內(nèi)容有：
　?。?）在機器加工能力不等的生產(chǎn)模型中，針對機器利用率低和工件平均等待時間較長的問題。首先，本文提出了

3、加工能力不等的馬爾科夫排隊模型，并設(shè)計了基于排隊理論加工能力不等的生產(chǎn)車間性能指標的動態(tài)優(yōu)化方法。通過Matlab中的信號仿真模塊，對加工能力不等的馬爾科夫M/M/2與M/M/3排隊模型進行仿真實驗。仿真結(jié)果表明：針對加工能力不等生產(chǎn)車間本文采取的動態(tài)優(yōu)化策略提高了生產(chǎn)系統(tǒng)中機器的利用率，且加工能力越強的機器性能提高越多。同時該模型中工件的平均等待時間均有所下降，且經(jīng)過優(yōu)化加工能力越強的機器，在其加工工件的平均等待時間減少越多。

4、　?。?）本文針對流水車間中工件排隊等待時間長，提出了基于先到先服務(wù)與短作業(yè)優(yōu)先服務(wù)的綜合優(yōu)先級排隊模型。并對綜合優(yōu)先級排隊模型在Matlab平臺進行實驗仿真，實驗結(jié)果表明：隨著機器數(shù)量的增加，在三種排隊策略（先到先服務(wù)、短作業(yè)先服務(wù)、綜合優(yōu)先級服務(wù)）中工件的等待時間與隊列長度均有所下降，且先到先服務(wù)排隊策略下降的最快，綜合優(yōu)先級加工策略其次。在相同機器數(shù)下短作業(yè)優(yōu)先加工策略與綜合優(yōu)先級優(yōu)先服務(wù)策略能夠降低工件的等待時間以及等待隊長，在

5、相同的時間內(nèi)能加工更多的工件。隨著機器數(shù)的增加，綜合優(yōu)先級優(yōu)先服務(wù)策略各生產(chǎn)性能不斷提升逐步接近短作業(yè)優(yōu)先加工策略，同時綜合優(yōu)先級優(yōu)先服務(wù)策略兼顧工件的到達時間，將不會產(chǎn)生先到的工件一直等待的情況。
　?。?）針對調(diào)度問題中排隊成本以及生產(chǎn)成本過高的問題，本文提出了馬爾科夫排隊生產(chǎn)模型，并且通過差分進化算法對成本模型進行了優(yōu)化。通過馬爾科夫過程中的生滅過程推導(dǎo)出相關(guān)參數(shù)：隊列長度L、單位時間工件的到達頻率Ar、工件到達后的拒絕率R