收藏本站
《哈尔滨工程大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

柔性开放车间调度算法研究

展勇  
【摘要】:在制造领域,调度是生产管理的核心和关键技术,合理的调度可以缩短制造期、减少资源浪费,提高经济效益。随着生产过程的日益复杂和竞争的加剧,调度的作用越来越重要。 柔性开放车间调度问题(FOSSP)是生产中常见的调度问题,也是亟待解决的高难度组合优化问题。本文主要研究加工可中断、不可中断和具有机器使用限制三种情况下的柔性开放车间调度问题(Om(P)|pmtn,ri|Cmax、Om(P)||Cmax和Om(P)|r,aN,I|Cmax)的数建模和近似调度算法设计。针对问题特点,分别采用网络流和半匹配理论设计了相应的近似调度算法,并给出了算法的最坏情况界等性能参数。 本文主要研究内容包括以下五个方面: 1.研究了柔性开放车间调度问题的数学建模方法。分析了可中断、不可中断和具有机器使用限制三种情况下柔性开放车间生产过程的约束条件,将它们形式化的表示为一组约束函数,以制造期最短为优化目标,建立了上述三种柔性开放车间调度问题的混合整数规划模型,为算法验证奠定了基础。 2.以制造期最短为优化目标,给出了基于网络流的Om(P)|pmtn,ri|Cmax(?)司题调度算法。算法将Om(P)|pmtn,ri|Cmax问题分解为资源分配和工件排序两个子问题,首先将调度问题转化为网络流模型,通过最大流算法确定使机器满负荷工作的资源分配方案。为了提高最大流算法的效率,研究了融入加工领域知识的活跃顶点选择策略,采用最小负载优先和最大工作量优先启发式规则设计了高效率的最大流算法。针对最大流存在陷入局部优化的情况,给出了优化方法。在最大流的基础上,通过加工时间矩阵的减量集合确定工件的加工顺序 3.针对Om(P)||Gmax问题求解难度大的特点,给出了以稠密调度为目标的近似调度算法求解方案,该方案将调度问题分解为资源匹配和调度优化两个子问题,每次资源匹配所有工件都仅完成一个操作,那么具有m个操作的工件集合需要进行m次资源匹配,通过连接各资源匹配结果得到初步调度解,最后对初步调度解进行优化,消除不必要的机器空闲时间,得到稠密调度解。在两个子问题中,资源匹配是核心问题,文中采用赋权二分图进行建模,通过半匹配求得负载差异最小的资源匹配结果,并且针对小规模和大规模问题分别设计了基于最优增广路径和基于遗传算法的最优半匹配算法。在资源匹配的基础上,本文给出了初步调度解的构造方法及其优化方法。 4.研究了Om(P)|r,aN.I|Cmax问题制造期下界的计算方法。由于存在机器使用限制,无法通过简单的方法获得制造期的下界。因此,本文通过约束松弛将原问题转化为机器使用限制下可中断柔性开放车间调度问题(Om(P)|r,aN.I,pmtn|Cmax),Om(P)|r,aN.I,pmtn|Cmax易于解决,将它的最短制造期作为Om(P)|r,aN.I|Cmax问题制造期的下界。具体的解决方法是首先建立Om(P)|r,aN.I,pmtn|Cmax|司题的混合整数规划模型,在此基础上将模型中的约束条件转化为弧的容量约束,得到问题的网络流模型。然后,通过最大流算法求得它的制造期,以此作为Om(P)|r,aN.I|Cmax问题的制造期下界。 5.针对Om(P)|r,aN.1|Cmax问题,给出了最坏情况界为2的稠密调度算法。Om(P)|r,aN1|Cmax问题允许机器在制造期内含有一个不可用时间窗,并且被中断工件在机器恢复可用后可以继续加工。文中将机器的不可用时间窗定义为虚拟工件,它的加工起止时间等于不可用时间窗的开始时间和结束时间。为了降低问题的难度,首先在不考虑虚拟工件的情况下进行资源匹配,进而通过分析虚拟工件与资源匹配制造期间的关系,得到三种模式关系。针对每种模式的特点,给出了考虑虚拟工件后的资源匹配调整方法。在此基础上,设计了Om(P)|r,aN.1|Cmax问题的稠密调度算法。 在算法性能研究方面,本文从理论和算例试验两个方面分析了上述三种柔性开放车间调度算法的性能。在理论上,分析了调度算法的时间复杂度和最坏情况界,并通过随机产生的算例验证了算法的正确性,结果表明算法能够求得调度问题的有效解,并且制造期满足最坏情况界指标。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH186

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈荣军;唐国春;;自由作业加工总长排序问题的稠密时间表[J];系统工程;2007年09期
2 马英;杨善林;储诚斌;;机器在一段时间不可用条件下的单机调度问题[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2007年08期
3 马英;左春荣;;带不可用时间段和恶化加工时间的几个多项式可解问题[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2009年03期
4 刘朝晖,俞文鮆;关于工件组的两机自由作业时间表问题[J];华东理工大学学报;2000年06期
5 陈秀宏,俞文鮆;自由作业稠密时间表的性能比上界[J];华东理工大学学报;2000年06期
6 李红英,苏纯洁;机器使用有限制的两台同类机排序[J];华东理工大学学报(自然科学版);2005年04期
7 张宪超 ,陈国良 ,万颖瑜;网络最大流问题研究进展[J];计算机研究与发展;2003年09期
8 喻小光;战德臣;聂兰顺;初佃辉;徐晓飞;;柔性资源约束的资源水平项目调度问题[J];计算机集成制造系统;2010年09期
9 高亮;高海兵;周驰;;基于粒子群优化的开放式车间调度[J];机械工程学报;2006年02期
10 韩兵,席裕庚;多机器总完成时间和makespan近似最优的开放式车间调度方法[J];控制理论与应用;2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋义伟;可中断平行机排序问题研究[D];浙江大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王首绪;刘伟军;杨玉胜;周学林;;公路交通网特定资源运输能力评估的建模与实证分析[J];长沙交通学院学报;2007年01期
2 陈荣军;唐国春;;自由作业加工总长排序问题的稠密时间表[J];系统工程;2007年09期
3 吴艳;杨有龙;刘三阳;;基于网络流矩阵求解网络最大流[J];系统工程;2007年10期
4 ;Single machine scheduling with semi-resumable machineavailability constraints[J];Applied Mathematics:A Journal of Chinese Universities(Series B);2011年02期
5 蒋志高;董明;;考虑维护且加工时间可变的单机调度问题研究[J];工业工程与管理;2011年03期
6 马宁;李开宇;吴寅;陈智军;;基于最大流的能量采集型无线传感器网络路由算法[J];传感器与微系统;2013年01期
7 靳小红;冯云芝;薛占熬;;大规模网络最大流对偶图算法模型及实现[J];河北师范大学学报(自然科学版);2010年01期
8 张楠;闫雅馨;刘新华;;基于工作流的多型号产品生产计划与调度系统[J];哈尔滨工业大学学报;2008年12期
9 马英;杨善林;储诚斌;;机器在一段时间不可用条件下的单机调度问题[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2007年08期
10 马英;左春荣;;带不可用时间段和恶化加工时间的几个多项式可解问题[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 徐新黎;戴欣华;郝平;王万良;;混合生产过程的多目标计划优化模型及粒子群求解算法[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
2 郑金兴;张铭钧;孟庆鑫;;铣削加工过程监测和优化智能系统开发[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(一)[C];2007年
3 陈丽华;刘忠轶;张贵林;朱柯;;基于总规模评估的产业联盟成员选择模型[A];第五届(2010)中国管理学年会——城市与区域管理分会场论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马英;考虑维护时间的机器调度问题研究[D];合肥工业大学;2010年
2 高瞻;网格任务调度中服务质量保证相关问题研究[D];北京交通大学;2010年
3 杨开兵;基于进化计算的多目标流水车间批组调度问题研究[D];大连理工大学;2011年
4 聂黎;基于基因表达式编程的车间动态调度方法研究[D];华中科技大学;2011年
5 苗翠霞;分批排序及资源约束排序中若干问题[D];曲阜师范大学;2011年
6 陈彦;铁路客运站列车过站径路与调机运用优化[D];中南大学;2010年
7 杨运贵;铁路车站能力的计算方法与查定技术研究[D];西南交通大学;2010年
8 景云;不确定条件下编组站调度系统配流模型及算法研究[D];西南交通大学;2010年
9 蒋霁云;基于供应能力和响应时间的供应链瓶颈企业识别的研究[D];西南交通大学;2011年
10 曾强;离散制造企业批量生产车间调度智能优化研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李颖;用蚁群算法求解最小极大流问题[D];河南理工大学;2010年
2 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
3 孟令玉;基于网络流的开放式车间调度问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张磊;复杂产品纵横双向调度算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 潘建伟;带有随机准备时间的平行机排序问题[D];浙江大学;2010年
6 王翠萍;LSF系统中作业调度的研究与优化[D];西安电子科技大学;2009年
7 余兆;基于ISP主动参与的P2P下载流量优化研究[D];湖北工业大学;2011年
8 王烁;考虑解编顺序的编组站阶段计划配流问题研究[D];北京交通大学;2011年
9 彭军;基于遗传算法的多工艺路线柔性调度研究[D];合肥工业大学;2011年
10 林道;客运站列车运行调度决策优化方法研究[D];中南大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘军;;基于知识的编组站作业整体仿真策略的研究[J];北方交通大学学报;1992年03期
2 刘军;;用AI方法编制铁路编组站日班计划的研究[J];北方交通大学学报;1993年03期
3 钟雁;一个基于动态模型的计划决策支持系统[J];北方交通大学学报;1994年04期
4 刘军;一类复杂规划问题的分层规划方法[J];北方交通大学学报;1995年03期
5 ;EXACT BOUNDS OF THE MODIFIED LPT ALGORITHMS APPLYING TO PARALLEL MACHINES SCHEDULING WITH NONSIMULTANEOUS MACHINE AVAILABLE TIMES[J];Applied Mathematics:A Journal of Chinese Universities;1997年01期
6 何勇,杨启帆,谈之奕;平行机半在线排序问题研究(Ⅰ)[J];高校应用数学学报A辑(中文版);2003年01期
7 何勇,杨启帆,谈之奕;平行机半在线排序问题研究(Ⅱ)[J];高校应用数学学报A辑(中文版);2003年02期
8 陈秀宏,俞文鮆;自由作业稠密时间表的性能比上界[J];华东理工大学学报;2000年06期
9 陈荣军,俞文■;自由作业稠密时间表的操作链性质分析[J];华东理工大学学报;2003年05期
10 张宪超,陈国良;小容量网络上的最大流算法[J];计算机研究与发展;2001年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈培军,曾建潮;应用思维进化计算求解作业车间调度问题[J];计算机集成制造系统-CIMS;2004年10期
2 王炎娟;张辉;;基于遗传算法的成像侦察卫星调度问题研究[J];兵工自动化;2008年10期
3 李金忠;夏洁武;曾劲涛;王翔;;运用改进的SPEA2算法优化网格工作流调度方法[J];山东大学学报(工学版);2010年05期
4 刘鹏;周晓晔;衣娜;;带有减少线性恶化效应的双代理调度问题[J];系统工程学报;2011年03期
5 仲伟俊;陈森发;徐南荣;;供水系统调度问题的凸化及其优化算法[J];东南大学学报(自然科学版);1989年05期
6 董增川;许静仪;;水电站库群优化调度的多次动态线性规划方法[J];河海大学学报(自然科学版);1990年06期
7 苏明,薛宏熙,洪先龙;调度问题的形式化描述[J];计算机辅助设计与图形学学报;1995年04期
8 石磊;西大岗滞洪区调度问题之我见[J];水利天地;2005年07期
9 方炎申,陈英武,邹凯,周利安;基于约束满足问题的中继卫星调度问题研究[J];运筹与管理;2005年04期
10 曹杰;史金飞;戴敏;;使用着色Petri网实现调度仿真系统中的启发式算法[J];中国机械工程;2006年15期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 乔非;吴启迪;严隽薇;;基于扩展Petri网的FMS调度结构[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
2 李兵;蒋慰孙;;优化调度的一种新方法[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
3 于达;张钹;陈陈;;基于层次Petri网模型的调度算法[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
4 王祎;顾幸生;徐震浩;;基于内分泌激素调节机制的自适应免疫算法的flow shop调度问题[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 杨圣祥;汪定伟;;神经网络在优化调度问题上的应用[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
6 李建更;涂菶生;马海涛;;单机拖后时间总和问题交付期扰动时最优调度不变范围的一种求法[A];第十九届中国控制会议论文集(一)[C];2000年
7 陈国仁;王秀梅;杨书评;;应用于立体仓库的自动导引车(AGV)的运行优化设计[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
8 廖良才;谭跃进;邓宏钟;;成品油调度优化模型研究[A];管理科学与系统科学研究新进展——第8届全国青年管理科学与系统科学学术会议论文集[C];2005年
9 容芷君;张煜;;港口自动导引小车的优化调度研究[A];2005年十二省区市机械工程学会学术年会论文集(湖北专集)[C];2005年
10 王成尧;汪定伟;;禁忌搜索解单机模糊加工时间下最小拖期和调度问题[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 易茗;“柔性延时退休”应缓行[N];上海金融报;2010年
2 本报记者 武春丽;江苏盱眙柔性城管换来城市温情[N];中国建设报;2010年
3 记者 张仲明 通讯员 立翔 潘颖;71名教授博士“柔性挂职”企业[N];泰州日报;2011年
4 杨进欣 董学清;胶州工商“柔性执法”实现和谐共赢[N];中国工商报;2009年
5 张传发;赞成“柔性延迟退休”的“四大理由”[N];中国经济导报;2010年
6 杜燕侠 周琳;.“柔性+刚性”模式下的和谐[N];淄博日报;2011年
7 王彦 张逸飞;中国电科院柔性直流换流阀通过试验[N];国家电网报;2010年
8 王林生;阆中工商局力推“柔性执法”[N];四川科技报;2010年
9 肖云 孙晶;研究院“柔性重防腐材料”课题通过验收[N];石油管道报;2010年
10 记者 邓洪涛;柔性显示器技术远“嫁”内蒙古[N];湖北日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 展勇;柔性开放车间调度算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 孙连坤;网络化控制系统调度与控制协同设计[D];天津大学;2009年
3 杨敬松;数字微流控生物芯片的布局及调度问题研究[D];吉林大学;2008年
4 汤健超;基于混合进化算法的若干调度问题研究[D];华南理工大学;2012年
5 柳春锋;工程项目中技能型员工调度问题研究[D];合肥工业大学;2011年
6 刘志雄;调度问题中的粒子群优化方法及其应用研究[D];武汉理工大学;2005年
7 杜冰;批处理机调度问题的模型与优化方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 龚卫国;筹集、储备、调度和投送:应对灾害事件的赈灾物资物流管理[D];中南大学;2010年
9 邓冠龙;基于元启发式算法的调度问题若干研究[D];华东理工大学;2012年
10 刘小平;分布估计算法及其在智能调度中的应用研究[D];合肥工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱红;用DNA算法求解车间调度问题的研究[D];哈尔滨理工大学;2003年
2 屈艺;网络控制系统的调度研究与仿真[D];南京理工大学;2007年
3 王厂;基于Google Map ApI的邮政运输调度系统的分析与设计[D];山东大学;2010年
4 杨新玲;基于时间D-子集任务排序与调度问题研究[D];沈阳大学;2010年
5 刘韬;基于OOTPN的自动化立体仓库出入库调度问题的研究[D];西安理工大学;2005年
6 张茸擎;网络控制系统的时延与调度算法研究[D];上海交通大学;2007年
7 杨琳琳;网络控制系统的调度方法研究[D];兰州理工大学;2007年
8 吴爽;共享性Flow shop调度算法设计及应用研究[D];四川大学;2007年
9 董玉倩;制造执行系统关键技术研究及在纺织企业的应用[D];天津工业大学;2008年
10 王雪;基于异步智能算法的生产调度问题的研究[D];华东理工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026