基于粒子群算法的多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題研究.pdf

1、流程工業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)中占很大比例，是許多國(guó)家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。隨著市場(chǎng)需求的變化，其生產(chǎn)過(guò)程逐步向多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)化。多產(chǎn)品批處理方式固有的靈活性使得其效率和效益很大程度上依賴(lài)生產(chǎn)計(jì)劃的編制和調(diào)度方案的確定。然而，其生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題是復(fù)雜的優(yōu)化問(wèn)題，現(xiàn)有的理論和方法不能很好的解決，迫切需要研究多產(chǎn)品批處理調(diào)度問(wèn)題的建模和優(yōu)化技術(shù)，探索尋找更好的調(diào)度方法，以指導(dǎo)企業(yè)實(shí)踐、降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本、提高企業(yè)管理水平。
　　多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)

2、調(diào)度中各產(chǎn)品的物料按照相同的生產(chǎn)工藝依次連續(xù)通過(guò)各階段的設(shè)備進(jìn)行加工，當(dāng)各階段連續(xù)生產(chǎn)時(shí)類(lèi)似于離散過(guò)程經(jīng)典Flow-Shop調(diào)度問(wèn)題。本文在以往研究的基礎(chǔ)上對(duì)多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題用PSO算法求解方面做了相關(guān)探索性研究并將研究應(yīng)用于鋁錠生產(chǎn)制造過(guò)程當(dāng)中，探求解決實(shí)際問(wèn)題的方法，為企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供理論基礎(chǔ)。
　　首先，將各階段由單一設(shè)備連續(xù)加工的多產(chǎn)品批處理調(diào)度問(wèn)題轉(zhuǎn)化為經(jīng)典一般Flow-shop調(diào)度問(wèn)題，對(duì)其建模方法進(jìn)行研究

3、，然后運(yùn)用三種方法求解問(wèn)題。其中，前兩種方法是以往學(xué)者基于連續(xù)建模思想建立混合整數(shù)規(guī)劃模型求解的方法。第三種方法是提出一種改進(jìn)粒子群算法求解，算法中引入雙向搜索策略改善了PSO易陷入局部最優(yōu)而喪失種群多樣性的缺陷。通過(guò)算例驗(yàn)證，傳統(tǒng)的模型在求解小規(guī)模問(wèn)題性能較好，而在大規(guī)模問(wèn)題時(shí)，PSO算法是求解問(wèn)題比較有效的方法。
　　其次，在以上研究的基礎(chǔ)上將問(wèn)題進(jìn)一步向?qū)嶋H生產(chǎn)環(huán)境拓展，研究了各階段由并行設(shè)備協(xié)調(diào)生產(chǎn)的多產(chǎn)品批處理調(diào)度問(wèn)題。

4、由于加入了并行設(shè)備的選擇而使問(wèn)題相對(duì)于單一設(shè)備問(wèn)題更加復(fù)雜。將其轉(zhuǎn)化為經(jīng)典的混合Flow-shop調(diào)度問(wèn)題，在一般Flow-shop調(diào)度問(wèn)題建模的基礎(chǔ)上建立模型，并提出一種結(jié)合單純形搜索和粒子群算法優(yōu)勢(shì)提高算法求解能力和效率的改進(jìn)粒子群算法。并用一類(lèi)經(jīng)典實(shí)例測(cè)試驗(yàn)證，將算法的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中的模型計(jì)算結(jié)果比較，得出隨著問(wèn)題規(guī)模的增大，傳統(tǒng)模型難以求解且解的質(zhì)量不高，而在處理大規(guī)模的問(wèn)題中，PSO體現(xiàn)出了優(yōu)良性能。
　　再次，基于以

5、上研究對(duì)現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述和分析，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)流程對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程簡(jiǎn)化處理，提取某鋁廠由鋁土礦生產(chǎn)工業(yè)用鋁錠的生產(chǎn)過(guò)程，分析處理后將其抽象為一個(gè)各階段并行設(shè)備協(xié)調(diào)生產(chǎn)的多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)模式，然后用批處理方法對(duì)產(chǎn)品各階段進(jìn)行分批、計(jì)算確定對(duì)應(yīng)批次的加工時(shí)間和能耗，最后將其轉(zhuǎn)化為經(jīng)典混合Flow-shop調(diào)度問(wèn)題，從節(jié)能角度出發(fā)建立以最小能耗為調(diào)度目標(biāo)的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，調(diào)用與單純形法混合的改進(jìn)PSO進(jìn)行求解，將求解結(jié)果與基本GA結(jié)果進(jìn)