流程工業(yè)生產(chǎn)與運(yùn)輸協(xié)調(diào)物流調(diào)度理論研究.pdf

1、傳統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度和運(yùn)輸調(diào)度是分開研究的，通常都是將生產(chǎn)放在首要位置而運(yùn)輸放在一個(gè)從屬的地位，即先安排生產(chǎn)調(diào)度，然后再相應(yīng)進(jìn)行運(yùn)輸物流調(diào)度。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于運(yùn)輸工具數(shù)量和能力的限制，而使工序之間物料的傳遞受到了限制，使得在不考慮運(yùn)輸情況的生產(chǎn)調(diào)度即使是最優(yōu)調(diào)度也難以有效的執(zhí)行。一個(gè)自然而合理的想法是將生產(chǎn)調(diào)度和運(yùn)輸物流調(diào)度協(xié)調(diào)進(jìn)行研究，這樣將有助于提高運(yùn)輸工具的利用率，使得生產(chǎn)與運(yùn)輸之間的時(shí)間銜接更加精確，從而有效地降低生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)奈?/p>

2、流總費(fèi)用。
　　 流程工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)工序之間都存在著運(yùn)輸問題，如典型的流程工業(yè)-鋼鐵工業(yè)中高爐到煉鋼之間的鐵水需要魚雷車進(jìn)行運(yùn)輸、煉鋼到連鑄之間的鋼水需要用吊機(jī)和臺(tái)車銜接進(jìn)行運(yùn)輸，熱軋工序中板坯和冷軋工序中的板卷都需要汽車進(jìn)行運(yùn)輸?shù)较掠喂ば?。由于流程工業(yè)中的被運(yùn)件多數(shù)都具有溫度高、單價(jià)大、各工序的送達(dá)時(shí)間由于連續(xù)運(yùn)作而要求苛刻的特點(diǎn)，因此有效地對(duì)生產(chǎn)和運(yùn)輸物流調(diào)度進(jìn)行協(xié)調(diào)，將有助于降低能耗、提高生產(chǎn)設(shè)備和運(yùn)輸工具的效率、保障實(shí)時(shí)

3、性要求和生產(chǎn)的順行。近年來，生產(chǎn)與運(yùn)輸協(xié)調(diào)物流調(diào)度越來越多的受到國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。
　　 本論文以流程工業(yè)中典型的鋼鐵企業(yè)為例，從生產(chǎn)與運(yùn)輸?shù)奈恢藐P(guān)系出發(fā)，在三個(gè)方面對(duì)生產(chǎn)運(yùn)輸協(xié)調(diào)物流調(diào)度問題進(jìn)行研究：生產(chǎn)前運(yùn)輸、生產(chǎn)間運(yùn)輸、生產(chǎn)后運(yùn)輸。具體內(nèi)容概括如下：
　　 1)生產(chǎn)前運(yùn)輸與生產(chǎn)協(xié)調(diào)調(diào)度問題研究(1)從彩涂板生產(chǎn)過程中提煉出一類單機(jī)生產(chǎn)前考慮原料運(yùn)輸?shù)膯栴}，分別考慮工件到達(dá)加工機(jī)器前的等待時(shí)間限制和運(yùn)輸過程車輛運(yùn)

4、輸工件個(gè)數(shù)有限問題，工件加工前等待時(shí)間的限制使得問題難度與以往傳統(tǒng)調(diào)度問題不同?？紤]的目標(biāo)函數(shù)為最小化傳統(tǒng)調(diào)度目標(biāo)與工件成批運(yùn)輸費(fèi)用和。對(duì)于不同的目標(biāo)函數(shù)分別給出等待時(shí)間受限制問題的強(qiáng)NP難證明，對(duì)于其中車輛運(yùn)輸工件數(shù)量有限的問題，分別針對(duì)不同的目標(biāo)函數(shù)給出多項(xiàng)式時(shí)間最優(yōu)算法。
　　 (2)從鋼鐵廠原料運(yùn)輸過程有多種運(yùn)輸模式可供選擇的實(shí)際中，提煉出一類單機(jī)生產(chǎn)前帶有運(yùn)輸模式選擇的生產(chǎn)與運(yùn)輸協(xié)調(diào)問題，同時(shí)考慮工件加工前的等待時(shí)間限

5、制。運(yùn)輸模式選擇和等待時(shí)間限制這兩個(gè)特點(diǎn)使得問題不同于以往文獻(xiàn)研究的問題。目標(biāo)函數(shù)分別為最小化傳統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)與車輛啟動(dòng)費(fèi)用之和。對(duì)于不同的目標(biāo)函數(shù)分別證明問題是強(qiáng)NP難的，并針對(duì)最小化最大完成時(shí)間與車輛啟動(dòng)費(fèi)用之和問題構(gòu)造了禁忌搜索算法，同時(shí)給出問題的數(shù)值計(jì)算結(jié)果。
　　 (3)從熱板坯運(yùn)輸過程中提煉出一類生產(chǎn)前運(yùn)輸熱工件的生產(chǎn)運(yùn)輸協(xié)調(diào)調(diào)度問題，其中熱工件的實(shí)際處理時(shí)間依賴于加工前等待時(shí)間，這使得問題不同于傳統(tǒng)的工件處理時(shí)間不確定

6、問題。考慮的目標(biāo)函數(shù)為最小化所有工件最大完成時(shí)間。對(duì)于工件帶有釋放時(shí)間問題給出強(qiáng)NP難的證明，對(duì)于生產(chǎn)前運(yùn)輸車輛數(shù)量和運(yùn)輸能力不同的各種情況，分別給出了問題是強(qiáng)NP難的證明。特別地，對(duì)于車輛個(gè)數(shù)為1、容量為給定常數(shù)的情況提出了一個(gè)近似算法，并用數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。
　　 (4)從鋼管加工的實(shí)際中提煉出一類帶有生產(chǎn)前運(yùn)輸?shù)男滦土魉囬g調(diào)度問題，工件依次從上游運(yùn)輸?shù)郊庸C(jī)器上進(jìn)行切割加工，對(duì)于這種新型的生產(chǎn)調(diào)度問題考慮出現(xiàn)運(yùn)

7、輸前后問題難度的變化。對(duì)于不考慮生產(chǎn)前運(yùn)輸?shù)淖钚』畲笸瓿蓵r(shí)間問題給出多項(xiàng)式時(shí)間最優(yōu)算法。對(duì)于考慮機(jī)器間緩沖限制和生產(chǎn)前運(yùn)輸，目標(biāo)函數(shù)為最小化最大完成時(shí)間問題給出問題是強(qiáng)NP難的證明。對(duì)于考慮機(jī)器間緩沖懲罰，目標(biāo)函數(shù)為最小化最大完成時(shí)間與懲罰費(fèi)用和問題，給出問題是一般意義NP難的證明。同時(shí)證明出現(xiàn)運(yùn)輸前可解問題的最優(yōu)算法作為相關(guān)的NP難問題的啟發(fā)式算法，最壞情況與問題最優(yōu)解的比不會(huì)超過2，并給出數(shù)值實(shí)驗(yàn)。
　　 2)生產(chǎn)間運(yùn)輸與

8、生產(chǎn)協(xié)調(diào)調(diào)度的問題的研究(1)從鋼鐵企業(yè)煉鋼-精煉的生產(chǎn)實(shí)際中提煉出帶有中間運(yùn)輸?shù)膬呻A段生產(chǎn)與運(yùn)輸協(xié)調(diào)調(diào)度問題，考慮運(yùn)輸時(shí)間和工件加工前等待時(shí)間限制對(duì)生產(chǎn)的影響。對(duì)于其中一個(gè)特殊情況構(gòu)造了一個(gè)界為2的近似算法，并進(jìn)行了數(shù)值實(shí)驗(yàn)，對(duì)于這個(gè)特殊情況相關(guān)的一些可解情況進(jìn)行了分析。同時(shí)把特殊情況的近似算法應(yīng)用到更實(shí)際問題的禁忌搜索算法中，通過界分析方法對(duì)實(shí)際問題近似算法的有效性進(jìn)行了理論驗(yàn)證，同時(shí)又通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)對(duì)算法有效性做進(jìn)一步驗(yàn)證。

9、　　 (2)在煉鋼-精煉的背景下考慮生產(chǎn)與運(yùn)輸?shù)膮f(xié)調(diào)，特別的考慮運(yùn)輸階段存在兩種不同運(yùn)輸工具相互銜接運(yùn)輸，這使得問題不同于以往研究的問題。對(duì)于一階段生產(chǎn)后帶有兩個(gè)運(yùn)輸工具銜接運(yùn)輸問題，構(gòu)造了問題的最優(yōu)算法；接下來把一階段生產(chǎn)后帶有銜接運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)算法應(yīng)用到兩階段生產(chǎn)間運(yùn)輸問題的禁忌搜索初始解的構(gòu)造中，用禁忌搜索算法對(duì)生產(chǎn)中提煉出的復(fù)雜問題進(jìn)行近似求解，對(duì)算法的有效的驗(yàn)證同樣通過界分析和數(shù)值實(shí)驗(yàn)兩種手段實(shí)現(xiàn)。
　　 (3)在煉鋼-

10、多重精煉的背景下研究更符合實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)輸協(xié)調(diào)調(diào)度問題，同樣考慮不同生產(chǎn)設(shè)備之間的運(yùn)輸以及兩種不同類型運(yùn)輸工具的協(xié)調(diào)。對(duì)此問題采用了煉鋼一重精煉問題的性質(zhì)來構(gòu)造禁忌搜索算法，并通過界分析和數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的有效性。
　　 3)生產(chǎn)后運(yùn)輸與生產(chǎn)協(xié)調(diào)調(diào)度問題研究從熱板坯生產(chǎn)后的運(yùn)輸過程中，提煉出一個(gè)單機(jī)生產(chǎn)后帶有溫降工件的成批運(yùn)輸問題，其中那些帶有溫降的工件等待運(yùn)輸時(shí)溫度下降。通過溫降函數(shù)的引入對(duì)調(diào)度過程中工件的能量損失進(jìn)行了度量，這