新訂單隨機(jī)到達(dá)下的虛擬單元重構(gòu)與重調(diào)度.pdf

1、隨著市場需求的動態(tài)多變，多品種、小批量的訂單式生產(chǎn)（ Make-to-order manufacturing，MTO）已經(jīng)成為制造業(yè)發(fā)展的主流。虛擬單元生產(chǎn)系統(tǒng)（Virtual Cellular Manufacturing System，VCMS）（下文簡稱虛擬單元）是從成組技術(shù)以及傳統(tǒng)單元制造基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進(jìn)生產(chǎn)方式。當(dāng)前的市場需求呈現(xiàn)交貨期短、動態(tài)性強(qiáng)的特征，采用虛擬單元生產(chǎn)方式能夠有效地提高生產(chǎn)制造柔性及敏捷性。而從目前的

2、研究來看，對于虛擬單元動態(tài)重構(gòu)與重調(diào)度問題的研究都簡化為靜態(tài)的重構(gòu)與重調(diào)度來處理，對于隨機(jī)動態(tài)擾動因素的影響考慮不足，這與實(shí)際生產(chǎn)明顯不符。因此，本文以新訂單隨機(jī)到達(dá)條件下對虛擬單元重構(gòu)與重調(diào)度問題進(jìn)行詳細(xì)研究。
　　在虛擬單元生產(chǎn)過程中，隨著新訂單的隨機(jī)到達(dá)，原有的虛擬單元結(jié)構(gòu)可能已不適應(yīng)后期的加工需求，所以導(dǎo)致虛擬單元重構(gòu)的頻繁發(fā)生。針對此種擾動，本文提出將新訂單與時間窗口相結(jié)合的方式下對虛擬單元進(jìn)行重構(gòu)。若車間內(nèi)剩余機(jī)器設(shè)備

3、的加工能力不能夠滿足新訂單的生產(chǎn)需求，則采用時間窗口凍結(jié)技術(shù)將新訂單進(jìn)行凍結(jié)，在本期生產(chǎn)結(jié)束后，再將新訂單加入后期虛擬單元中進(jìn)行生產(chǎn)。后期的虛擬單元重構(gòu)不同于一般初始性的虛擬單元動態(tài)重構(gòu)，企業(yè)需要實(shí)現(xiàn)在已有虛擬單元構(gòu)建方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬單元的快速重構(gòu)。該重構(gòu)方案不僅僅要實(shí)現(xiàn)后續(xù)虛擬單元生產(chǎn)的高效運(yùn)行，而且還應(yīng)最大程度地繼承原有虛擬單元的配置形式。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，提出了繼承性的虛擬單虛擬單元重構(gòu)方案以避免割裂式重構(gòu)帶來的影響。該重

4、構(gòu)方法綜合考慮了虛擬單元重構(gòu)的高效性與穩(wěn)定性特征。其中高效性包含產(chǎn)品工藝相似性、跨單元次數(shù)、設(shè)備利用率、物流成本因素；穩(wěn)定性包含單元內(nèi)機(jī)器變動因素。為了有效地求解模型，在相關(guān)算法研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于動態(tài)層次分析的多目標(biāo)遺傳優(yōu)化算法；該算法通過隨機(jī)搜索Pareto優(yōu)化解集，實(shí)現(xiàn)對模型的有效求解。若車間的剩余加工能力能夠滿足新訂單的生產(chǎn)需求，則采用訂單驅(qū)動的重構(gòu)方式，在當(dāng)期利用剩余設(shè)備對到達(dá)的新訂單進(jìn)行初始性構(gòu)建。這樣既保證了對于生產(chǎn)加工

5、過程中的事件性擾動做到了實(shí)時響應(yīng)，同時又維護(hù)了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與連續(xù)性。
　　針對新訂單隨機(jī)到達(dá)下的虛擬單元重調(diào)度問題，本文通過對新訂單到達(dá)時間進(jìn)行模擬，結(jié)合滾動窗口技術(shù)，在重調(diào)度混合驅(qū)動基礎(chǔ)上，提出根據(jù)訂單按時完工觸發(fā)器和機(jī)器空閑狀態(tài)觸發(fā)器來進(jìn)行重調(diào)度驅(qū)動的決策判斷。同時根據(jù)機(jī)器的平均負(fù)荷來確定動態(tài)滾動窗口大小，將動態(tài)隨機(jī)的調(diào)度周期劃分成連續(xù)靜態(tài)調(diào)度區(qū)間。并給出了考慮最大完工時間、加權(quán)總拖期、初始調(diào)度偏離度最小為目標(biāo)的非線性多目