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《哈尔滨工业大学》 2008年
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动态的车间环境下自适应调度器及其关键技术研究

王伟达  
【摘要】: 随着经济全球化的深入,面对激烈的市场竞争,许多制造企业采取了基于时间理念的竞争策略,新产品的快速研制和分销配送是该策略的重要核心。因此要求企业能够对动态多变的生产订单做出及时、准确的响应。在制造企业的车间内部建立一套高效的运营管理机制是解决上述问题的有效途径之一。 以实现柔性和对多变市场需求作出及时响应为目标的制造执行系统(Manufacturing Execution System, MES)日益为21世纪企业所采用。在MES的研究中,如何使车间制造系统的资源和其控制结构(调度方式)快速、高效和经济地适应市场需求是MES的核心部分。对于我国大部分制造企业而言,尽管已在硬件方面营建了实施MES的条件,但还是普遍缺乏有效和适合的调度等控制技术的支持,因此,从MES的角度研究企业的车间制造系统控制结构及其复杂的优化问题,将对我国制造企业部署MES、提高企业竞争力起到有力的指导和推进作用。 本文在分析国内外有关自适应调度理论及相关技术的研究成果的基础上,针对MES系统的特点以及实际需要,对在车间复杂动态环境下建立自适应调度器的关键技术进行了系统深入的研究,全文主要的研究工作如下: 建立了自适应调度器的系统框架。自适应调度器由调度知识获取算法、调度知识系统和控制器三个关键部分组成。调度器采取了扩展的自适应调度策略,并使用基于模型参考自适应控制理论设计的体系架构,使之能够在运行策略和体系架构上均能满足复杂动态环境的苛刻要求。调度器还采用了基于工艺过程语言本体论的工艺规划信息表示方案,能够与车间内部其它异构信息系统无缝集成。 研究了基于混合归纳学习的调度知识获取算法。将模拟退火算法作为变异算子以串联的形式融入遗传算法,构建成为混合优化方法。再使用Wrapper方式将混合优化方法和决策树学习算法结合。混合优化方法求解不同调度目标下制造系统的最优特征子集,并确定控制决策树规模的最优参数。决策树学习算法用于评价混合优化方法求解过程中染色体编码的适应度。在获取到最优特征子集和最优参数后,决策树学习算法生成调度知识。 建立了基于面向对象技术的调度知识系统模型。利用面向对象建模语言描述了调度知识系统的需求模型,设计模型和实现模型,建立了反映知识系统静态结构和动态行为的各种视图,并使用对象约束语言对在设计模型中出现的类对象进行精确语义约束。 设计了实施调度策略具有三阶段工作方式的控制器。将完整的调度策略实施过程划分“监测?决策?执行”三个阶段,使之与扩展自适应调度策略的运行机理相匹配。以此为指导思路,构建了具有三阶段工作方式的控制器基本结构,并设计了各功能模块。根据控制器的需要,还定义了仿真模型的组成,给出了生成仿真模型所必需的步骤,分析了仿真时搜索空间的复杂度。这种工作方式大大增强了调度策略的准确性和可实现性。 开发了本文研究成果为核心的自适应调度器(AS2-SCHED)。系统支持生产调度人员在车间复杂动态的环境下直观自如地进行调度、介绍了系统的软件结构和工作流程,按照功能的划分描述系统的主要实现技术和主要界面,验证了本文提出的关键技术。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TH165

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 魏巍;多流体混合微流控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 姜洋;面向型号生产的协同制造执行平台及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 黄平;基于多Agent的制造企业车间调度自适应系统仿真[D];华南理工大学;2011年
2 李涛;车用空调装配车间生产作业动态调度方法研究[D];重庆大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 胡咏梅;基于粗集的车间动态调度研究[D];山东大学;2005年
2 葛宏伟;基于计算智能的若干优化问题研究[D];吉林大学;2006年
3 李敬花;基于多Agent的多型号生产调度技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 于丹;岳宝增;;充液航天器姿态动力学及跟踪控制[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
3 章曙光;;基于CBR的电力负荷预测系统的研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
4 杨舰;黄道平;李小亚;;GDCS任务调度的SPN模型研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 郝卫东;杨扬;;一类企业级信息系统的关键业务过程的网格服务封装[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 高尚;江新姿;汤可宗;;蚁群算法与遗传算法的混合算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 孙俊清;李平;韩梅;;装卸桥调度问题及其混合智能优化算法GASA[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 董国华;贺汉根;胡德文;;非负矩阵谱半径一个严格不等式及其概率证法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 曹浪财;罗键;;一种改进求解TSP问题智能蚂蚁算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 卢胜利;曹家麟;;灌渠斗口水流量软测量专家系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王杰;基于人工智能的乒乓球比赛技战术诊断与评估研究[D];上海体育学院;2010年
2 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 陈飞;基于Agent船载危险品应急管理资源协同分配机制研究[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
2 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
3 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
4 王伟;基于遗传算法的炭素企业生产计划与调度研究[D];山东科技大学;2010年
5 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
6 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
7 韩晓峰;高斯混合模型及在探测网络社区结构中的应用[D];山东科技大学;2010年
8 杨勇;基于SOA的浙江永康某小家电企业应用系统集成平台开发与应用[D];浙江理工大学;2010年
9 彭慧;面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发[D];浙江理工大学;2010年
10 肖小城;粒子群算法求解作业车间调度问题的研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜洪源;杨胡坤;王扬;;直流电渗流在微通道内的控制与仿真研究[J];微纳电子技术;2008年03期
2 白竹川;高杨;刘婷婷;陈营端;;电渗泵的研究进展[J];微纳电子技术;2009年04期
3 谷文栋;夏国平;尤薇佳;;基于语义网的企业知识集成方法[J];北京航空航天大学学报;2007年02期
4 杨建军;寇益;;在线仿真系统在生产计划与调度中的应用[J];北京航空航天大学学报;2009年02期
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10 聂德明,林建忠,石兴;弯管电渗流场的数值模拟及研究[J];分析化学;2004年08期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 曹江辉;面向敏捷制造的制造执行系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
2 赵强;基于MEMS技术的微型泵的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2004年
3 胡咏梅;基于粗集的车间动态调度研究[D];山东大学;2005年
4 任守纲;基于构件的制造执行系统产品线关键技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
5 周哲;生态工业复杂适应系统研究[D];清华大学;2005年
6 李敬花;基于多Agent的多型号生产调度技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 耿照新;基于MEMS技术的微阀和微泵的设计与研制[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
8 杜文斌;微流控高通量试样引入系统及其应用研究[D];浙江大学;2007年
9 高守玮;一类Flow shop生产调度问题及其优化方法之分析与研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈大林;迟滞非线性支承结构的系统辨识[D];中国工程物理研究院;2001年
2 范海梅;Hilbert变换和线性m.s.估计的正交原理在海洋工程地点年极值波高序列估计中的应用[D];中国海洋大学;2003年
3 郑伟范;动态神经网络的定性分析[D];西南交通大学;2004年
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5 闫志浩;基于Bouc-Wen模型的非线性结构参数识别研究[D];南京理工大学;2005年
6 江涛;基于MEMS技术的直流电渗流微泵的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 李森;压电陶瓷微位移驱动器输出特性的研究[D];合肥工业大学;2007年
8 王喜冬;基于ICPF驱动的微型机器人巡迹及目标跟踪方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 陈陆安;连续非线性系统学习控制的自适应方法[D];浙江工业大学;2008年
10 周传勇;Bouc-Wen滞回模型的参数辨识及其在电梯振动建模中的应用[D];上海交通大学;2008年
【二级引证文献】
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1 张勤慧;吴东洋;徐波;;EAI技术在数字化校园建设中的应用研究[J];福建电脑;2011年12期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王乃龙,戴宏宇,周润德;用模拟退火算法实现集成电路热布局优化[J];半导体学报;2003年04期
2 陈龙;基于遗传算法的约束性多TSP问题及其应用[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2000年02期
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4 李智,许川佩,莫玮,陈光■;基于蚂蚁算法和遗传算法的同步时序电路初始化[J];电子学报;2003年08期
5 高海兵,高亮,周驰,喻道远;基于粒子群优化的神经网络训练算法研究[J];电子学报;2004年09期
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7 李歧强,史开泉;生产调度的稳定性研究[J];中国工程科学;2001年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 赵博;结构化集成调度系统理论及基于该理论的虚拟车间智能支撑平台的体系结构研究[D];大连理工大学;2000年
2 乔颖;实时异构系统的集成动态调度算法研究[D];中国科学院软件研究所;2001年
3 包振强;基于多Agent的智能制造执行系统研究[D];南京航空航天大学;2003年
4 孙永军;敏捷供应链协同生产管理理论与方法研究[D];浙江大学;2003年
【相似文献】
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1 夏晓鹏;任光胜;;基于敏捷制造的制造执行系统[J];机械管理开发;2009年05期
2 夏敬华,陆宝春,陈杰,张世琪;面向敏捷制造的AMCS研究[J];高技术通讯;1999年10期
3 张永弟;杨光;岳彦芳;;机械加工车间的MES性能分析与综合评价模型研究[J];制造业自动化;2009年05期
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5 黄至辉;严良文;;基于霍尼韦尔的制造执行系统可靠性增长工程相关理论及技术研究[J];自动化博览;2009年06期
6 吕纪伟;宋豫川;;基于Holon思想的自动信息采集系统[J];制造技术与机床;2011年02期
7 李亚白;蔡宗琰;郝文育;王宁生;;面向服务的可重构制造执行系统研究与实现[J];机械科学与技术;2005年11期
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10 杨文江;刘蕾;;面向离散制造业的制造执行系统[J];机电工程技术;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马建军;陈文伟;;IDSS中知识获取的一种新方法[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
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8 周强;陈祖舜;梅立军;;情境描述的构建方法研究[A];全国第八届计算语言学联合学术会议(JSCL-2005)论文集[C];2005年
9 朱宏辉;陈定方;;知识获取与知识进化模型[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
10 张杰;张素贞;;专家系统的半自动知识获取[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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7 本报记者 智谊萍;打造数字钢铁[N];中国冶金报;2005年
8 记者 王孙;制造执行系统正成为信息化热点[N];中国船舶报;2006年
9 本报记者 谢桂珍;制造执行系统:数控车间的信息化报告[N];机电商报;2007年
10 刘畅 记者 吕天生;一重铸锻钢制造系统全面升级[N];黑龙江日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王伟达;动态的车间环境下自适应调度器及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
2 赵昌葆;工程知识粒度化技术及其应用研究[D];西北工业大学;2006年
3 生佳根;基于本体的知识获取、管理和应用方法研究[D];南京航空航天大学;2012年
4 陈昊;动态环境下进化计算的研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 张银;基于知识的虚拟装配序列规划系统及其关键技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
6 曹江辉;面向敏捷制造的制造执行系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
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8 刘浩学;动态环境下汽车污染物排放及环境因素影响的研究[D];长安大学;2002年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高宏君;整合的柔性化生产在汽车行业应用研究[D];对外经济贸易大学;2007年
2 邹海锋;面向多品种小批量生产的MES中作业计划的研究[D];广东工业大学;2005年
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6 李德刚;基于管控一体化设计的制造执行系统(MES)[D];山东大学;2005年
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8 何志新;动态环境下的湖南电信宽带业务发展战略研究[D];中南大学;2004年
9 鄢德利;基于ERP/MES的面向离散型制造企业的物流管理信息系统的研究[D];沈阳工业大学;2006年
10 金明冬;制造执行系统MES中数据采集与传送的研究应用[D];上海交通大学;2007年
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