單件小批MES動(dòng)態(tài)作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化算法的研究.pdf

1、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是計(jì)劃管理層和工業(yè)控制層之間的車間層生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，主要解決車間生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行問題。就當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)來看，中小型企業(yè)的主要生產(chǎn)方式集中于單件小批生產(chǎn)，如何將單件小批生產(chǎn)與MES系統(tǒng)相結(jié)合，也是目前研究的一大熱點(diǎn)。MES對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的高效性、產(chǎn)品的高質(zhì)量、低消耗起著重要的作用，在單間小批MES中，作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度是主導(dǎo)MES內(nèi)部過程，將MES與外部系統(tǒng)連接的中心，MES技術(shù)核心的先進(jìn)性通過作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化來

2、呈現(xiàn)，因此MES作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化一直是制造系統(tǒng)調(diào)度、規(guī)劃與管理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。但由于作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度存在生產(chǎn)負(fù)荷平衡復(fù)雜、作業(yè)計(jì)劃估算困難、作業(yè)調(diào)度控制復(fù)雜等問題，給實(shí)際生產(chǎn)帶來巨大的困難和挑戰(zhàn)。
　　本文針對(duì)單件小批MES環(huán)境下的作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化的特殊性需求，對(duì)單件小批MES動(dòng)態(tài)作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化算法展開研究，構(gòu)造一個(gè)實(shí)用性強(qiáng)的單件小批MES作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，通過提高動(dòng)態(tài)作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化的智能性、敏捷性、魯棒性和柔

3、性來提高它的實(shí)用性。
　　首先，針對(duì)單件小批MES生產(chǎn)加工過程中存在突發(fā)事件因素的特點(diǎn)，以最小化最大完工時(shí)間為調(diào)度目標(biāo)，提出一種求解單目標(biāo)作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化問題的分布式粒子群優(yōu)化算法。該算法采用分布式方法解決問題的思想，建立兩個(gè)Multi-Agent粒子群優(yōu)化模型，解決了傳統(tǒng)的粒子群優(yōu)化算法在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)不能實(shí)時(shí)做出決策的問題。用標(biāo)準(zhǔn)算例對(duì)分布式粒子群算法進(jìn)行了驗(yàn)證，并與傳統(tǒng)算法進(jìn)行了比較，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明該算法能有效解決作業(yè)計(jì)劃與

4、調(diào)度優(yōu)化問題，也驗(yàn)證了Multi-Agent粒子群優(yōu)化模型的合理性。
　　其次，針對(duì)單件小批MES生產(chǎn)加工過程中，工件由于機(jī)器故障、加工任務(wù)臨時(shí)變動(dòng)及其他動(dòng)態(tài)事件的發(fā)生會(huì)終止加工，這就需要對(duì)工件進(jìn)行再調(diào)度，以效率和穩(wěn)定性為目標(biāo)作為調(diào)度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了多目標(biāo)動(dòng)態(tài)調(diào)度數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)上述模型，在考慮多目標(biāo)約束前提下，將遺傳算法與混合型調(diào)度策略相結(jié)合，提出動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，方便實(shí)時(shí)對(duì)終止加工的工件進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以提高車間對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)能

5、力及調(diào)度質(zhì)量。利用數(shù)值實(shí)驗(yàn)對(duì)所提出的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法的性能和效率進(jìn)行評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于求解小規(guī)模問題本文算法能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)解，對(duì)于求解中規(guī)模問題本文算法能夠?qū)崿F(xiàn)近似最優(yōu)解。
　　最后，針對(duì)某公司中單件小批工件制造情況，開發(fā)一個(gè)單件小批MES動(dòng)態(tài)作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)監(jiān)控與動(dòng)態(tài)作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化有機(jī)聯(lián)系的計(jì)劃、控制和調(diào)節(jié)的閉環(huán)體系結(jié)構(gòu)，并結(jié)合作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度的實(shí)際問題，對(duì)單件小批MES動(dòng)態(tài)作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化方法進(jìn)行了實(shí)例研究