擴(kuò)展工藝約束下動(dòng)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(qiáng)大的工程應(yīng)用背景和優(yōu)化求解的難處理性，長(zhǎng)期受到制造領(lǐng)域和學(xué)術(shù)界的高度重視。隨著制造規(guī)模和復(fù)雜程度的不斷提高，動(dòng)態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題已成為當(dāng)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(dòng)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(jìn)型啟發(fā)式算法求解時(shí)需要大量計(jì)算時(shí)間，而構(gòu)造型啟發(fā)式算法中的調(diào)度規(guī)則只需很少的求解計(jì)算時(shí)間，且有針對(duì)車間中的動(dòng)態(tài)變化及時(shí)做出反應(yīng)的能力，因而成為處理動(dòng)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(shì)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(duì)不同調(diào)度環(huán)境設(shè)計(jì)和選擇合適的調(diào)度規(guī)則，以得到更好的調(diào)度結(jié)果。本文針對(duì)考慮擴(kuò)展工藝約束的動(dòng)態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題，首先用基于經(jīng)驗(yàn)的方法為問題設(shè)計(jì)調(diào)度規(guī)則，通過仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證所提出規(guī)則的有效性并分析模型參數(shù)對(duì)規(guī)則性能的影響。在此基礎(chǔ)上，用智能算法遺傳規(guī)劃針對(duì)具有不同調(diào)度環(huán)境的動(dòng)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(shè)計(jì)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(gè)方面:
　　(1)對(duì)求解作業(yè)車間調(diào)度問題的調(diào)度規(guī)則進(jìn)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(jié)了調(diào)度規(guī)則性能的評(píng)價(jià)方法以及一些已有基本結(jié)論。針對(duì)調(diào)度規(guī)則的研究熱點(diǎn)，即調(diào)度規(guī)則的智能設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)選擇，分別對(duì)這兩方面的已有相關(guān)研究進(jìn)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(diǎn)。
　　(2)對(duì)基于調(diào)度規(guī)則的仿真調(diào)度中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究。研究了在不

4、同車間利用率下，交貨期設(shè)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(duì)仿真調(diào)度中車間的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行了研究，主要關(guān)注了反映車間達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的因素，以及車間利用率設(shè)置與車間達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)到達(dá)車間的工件數(shù)量之間的關(guān)系。
　　(3)用基于經(jīng)驗(yàn)的方法為考慮擴(kuò)展工藝約束的動(dòng)態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題設(shè)計(jì)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(kuò)展工藝約束的概念，建立了考慮擴(kuò)展工藝約束的動(dòng)態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題模型。針對(duì)問題用基于經(jīng)驗(yàn)

5、的方法提出了四個(gè)新的調(diào)度規(guī)則，通過仿真調(diào)度試驗(yàn)，對(duì)比分析了各規(guī)則的性能，驗(yàn)證了所提出規(guī)則的有效性，并進(jìn)一步分析了模型參數(shù)交貨期寬裕程度和擴(kuò)展工藝約束率對(duì)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(duì)考慮與工藝路線相關(guān)準(zhǔn)備時(shí)間和擴(kuò)展工藝約束的動(dòng)態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題智能設(shè)計(jì)調(diào)度規(guī)則。詳細(xì)介紹了用遺傳規(guī)劃算法設(shè)計(jì)調(diào)度規(guī)則的過程，并給出了算法的參數(shù)設(shè)置和測(cè)試案例的生成方法。通過仿真調(diào)度試驗(yàn)對(duì)比分析了規(guī)則的性能，試驗(yàn)結(jié)果表明由遺

6、傳規(guī)劃進(jìn)化所生成規(guī)則的性能要優(yōu)于已有標(biāo)桿規(guī)則的性能，且所生成規(guī)則在不同調(diào)度目標(biāo)下的魯棒性也較好，說明用遺傳規(guī)劃針對(duì)不同調(diào)度問題智能設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)作業(yè)車間調(diào)度問題仿真平臺(tái)”，通過該平臺(tái)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(shí)例，并且可以得到用遺傳規(guī)劃針對(duì)問題環(huán)境智能設(shè)計(jì)出的新的調(diào)度規(guī)則，以及在使用不同調(diào)度規(guī)則時(shí)的仿真調(diào)度結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)