作業(yè)車間預(yù)反應(yīng)式動(dòng)態(tài)調(diào)度理論與方法研究.pdf

1、隨著全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇、客戶需求的多樣化與個(gè)性化,實(shí)際制造環(huán)境中緊急件、工件隨機(jī)到達(dá)等狀態(tài)頻發(fā),使得動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題成為制造系統(tǒng)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。同時(shí),隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題日益被關(guān)注。因此,本文圍繞動(dòng)態(tài)環(huán)境下作業(yè)車間、柔性作業(yè)車間調(diào)度問(wèn)題以及面向低碳運(yùn)行的多目標(biāo)柔性作業(yè)車間調(diào)度問(wèn)題展開(kāi)研究。
　　實(shí)際的制造車間中,往往存在很多動(dòng)態(tài)不確定因素,如何保持車間生產(chǎn)穩(wěn)定以及車間生產(chǎn)效率,制定合理的調(diào)度計(jì)劃是非常重要的。本文結(jié)合傳統(tǒng)作

2、業(yè)車間調(diào)度問(wèn)題的整數(shù)規(guī)劃模型、動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題特性與動(dòng)態(tài)事件屬性,建立了作業(yè)車間動(dòng)態(tài)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型。為了提高預(yù)-反應(yīng)調(diào)度的魯棒性,設(shè)計(jì)了一種帶空閑時(shí)間的預(yù)-反應(yīng)調(diào)度策略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于小規(guī)模生產(chǎn)車間,帶空閑時(shí)間的預(yù)-反應(yīng)調(diào)度策略可保證原始調(diào)度的魯棒性且增強(qiáng)重調(diào)度的效率和穩(wěn)定性;但對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)車間,完全重調(diào)度策略具有較好的調(diào)度性能。
　　實(shí)際制造系統(tǒng)中,有效的重調(diào)度求解方法對(duì)決策者進(jìn)行決策具有重要影響。在充分考慮車間生產(chǎn)信息的基礎(chǔ)

3、上,本文結(jié)合遺傳算法的全局搜索能力以及禁忌搜索算法的局部搜索能力,提出一種具有新初始化方法的遺傳禁忌搜索算法求解單目標(biāo)作業(yè)車間動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,新初始化方法能保持種群多樣性和提高算法的全局搜索能力,且提出的遺傳禁忌搜索算法具有良好的魯棒性。
　　在實(shí)際車間環(huán)境中,如何權(quán)衡調(diào)度效率和調(diào)度穩(wěn)定性兩方面的問(wèn)題是解決動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題的關(guān)鍵。本文建立了基于調(diào)度效率和調(diào)度穩(wěn)定性的多目標(biāo)作業(yè)車間動(dòng)態(tài)調(diào)度模型,設(shè)計(jì)了基于遺傳禁忌搜索算法的動(dòng)

4、態(tài)調(diào)度求解方法,在該方法中,任何一個(gè)調(diào)度周期內(nèi),發(fā)生器為下一階段產(chǎn)生動(dòng)態(tài)事件,遺傳禁忌搜索算法優(yōu)化問(wèn)題并產(chǎn)生預(yù)調(diào)度方案。實(shí)例驗(yàn)證了提出的模型和求解方法的有效性與優(yōu)越性。
　　針對(duì)柔性作業(yè)車間動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng),本文在傳統(tǒng)指標(biāo)中添加了平均工序數(shù)量參數(shù),完善了柔性作業(yè)車間動(dòng)態(tài)調(diào)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,建立了柔性作業(yè)車間動(dòng)態(tài)調(diào)度模型,設(shè)計(jì)了一種有效的遺傳變鄰域算法,實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。采用實(shí)驗(yàn)手段探討了調(diào)度周期對(duì)調(diào)度系統(tǒng)的影響,結(jié)果表明不同車

5、間負(fù)荷水平下的調(diào)度周期與調(diào)度系統(tǒng)性能均大致呈U型曲線。采用ANOVA方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯著性試驗(yàn),結(jié)果表明車間負(fù)荷水平、新工件數(shù)量均對(duì)調(diào)度效率和調(diào)度穩(wěn)定性具有統(tǒng)計(jì)顯著影響。
　　隨著全球氣候變暖與經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng),降低能耗成為國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)與學(xué)術(shù)研究關(guān)注的熱點(diǎn)之一。首先,利用機(jī)床加工工序過(guò)程的總空載能耗以及能量利用率等公式,設(shè)計(jì)了用于動(dòng)態(tài)調(diào)度的基于工序加工時(shí)空載能耗的評(píng)價(jià)指標(biāo)。接著,采用兩種方式研究了面向低碳運(yùn)行的多目標(biāo)柔性作業(yè)車間動(dòng)態(tài)調(diào)度

6、問(wèn)題。一是,建立了面向低碳運(yùn)行的能耗與調(diào)度效率的目標(biāo)規(guī)劃模型,設(shè)計(jì)了帶精英策略的遺傳算法的求解方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,最小能耗模型可有效降低能耗,且在一定程度上提高調(diào)度效率。二是,建立了綜合考慮能耗、調(diào)度效率與調(diào)度穩(wěn)定性的多目標(biāo)柔性作業(yè)車間動(dòng)態(tài)調(diào)度模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模型可有效降低能耗,保證調(diào)度效率和調(diào)度穩(wěn)定,這對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變暖、要求低碳運(yùn)行的大環(huán)境是有益的。最后,采用ANOVA方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯著性試驗(yàn),結(jié)果表明車間負(fù)荷水平、新工件數(shù)量均對(duì)能耗