作業(yè)車間預反應式動態(tài)調(diào)度理論與方法研究.pdf

1、隨著全球市場競爭的加劇、客戶需求的多樣化與個性化,實際制造環(huán)境中緊急件、工件隨機到達等狀態(tài)頻發(fā),使得動態(tài)調(diào)度問題成為制造系統(tǒng)研究領(lǐng)域的熱點之一。同時,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,環(huán)境問題日益被關(guān)注。因此,本文圍繞動態(tài)環(huán)境下作業(yè)車間、柔性作業(yè)車間調(diào)度問題以及面向低碳運行的多目標柔性作業(yè)車間調(diào)度問題展開研究。
　　實際的制造車間中,往往存在很多動態(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)度問題的整數(shù)規(guī)劃模型、動態(tài)調(diào)度問題特性與動態(tài)事件屬性,建立了作業(yè)車間動態(tài)調(diào)度的數(shù)學模型。為了提高預-反應調(diào)度的魯棒性,設(shè)計了一種帶空閑時間的預-反應調(diào)度策略。實驗結(jié)果表明,對于小規(guī)模生產(chǎn)車間,帶空閑時間的預-反應調(diào)度策略可保證原始調(diào)度的魯棒性且增強重調(diào)度的效率和穩(wěn)定性;但對于大規(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。
　　實際制造系統(tǒng)中,有效的重調(diào)度求解方法對決策者進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作業(yè)車間動態(tài)調(diào)度問題。實驗結(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)定性兩方面的問題是解決動態(tài)調(diào)度問題的關(guān)鍵。本文建立了基于調(diào)度效率和調(diào)度穩(wěn)定性的多目標作業(yè)車間動態(tài)調(diào)度模型,設(shè)計了基于遺傳禁忌搜索算法的動

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

5、間負荷水平下的調(diào)度周期與調(diào)度系統(tǒng)性能均大致呈U型曲線。采用ANOVA方法進行統(tǒng)計顯著性試驗,結(jié)果表明車間負荷水平、新工件數(shù)量均對調(diào)度效率和調(diào)度穩(wěn)定性具有統(tǒng)計顯著影響。
　　隨著全球氣候變暖與經(jīng)濟快速增長,降低能耗成為國際政治、經(jīng)濟與學術(shù)研究關(guān)注的熱點之一。首先,利用機床加工工序過程的總空載能耗以及能量利用率等公式,設(shè)計了用于動態(tài)調(diào)度的基于工序加工時空載能耗的評價指標。接著,采用兩種方式研究了面向低碳運行的多目標柔性作業(yè)車間動態(tài)調(diào)度

6、問題。一是,建立了面向低碳運行的能耗與調(diào)度效率的目標規(guī)劃模型,設(shè)計了帶精英策略的遺傳算法的求解方法,實驗結(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)定性的多目標柔性作業(yè)車間動態(tài)調(diào)度模型,實驗結(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,這對應對氣候變暖、要求低碳運行的大環(huán)境是有益的。最后,采用ANOVA方法進行統(tǒng)計顯著性試驗,結(jié)果表明車間負荷水平、新工件數(shù)量均對能耗