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《苏州大学》 2018年
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有限产能批量生产调度与设备维护集成优化研究

高胜  
【摘要】:在有限产能批量(Capacitated Lot-Sizing Problem,CLSP)生产环境下,对于企业至关重要的成本、交货期和质量这三个关键指标一般很难同时满足。为了解决此类问题,论文对有限产能批量问题的生产调度和设备维护联合优化问题进行了研究。论文基于有限产能批量问题模型,以最小化包括加工成本、库存成本、开机成本、缺货成本、换型成本以及维护成本的生产总成本为优化目标,建立单机系统生产调度与设备维护集成优化模型,并设计了差分进化算法对模型进行求解,仿真实验表明该集成优化模型在生产总成本、维护总成本、故障与维护次数方面均优于定周期预防性维护策略。在此基础上,同时考虑生产总成本和订单按时完成率建立了多目标优化模型,并利用多目标差分进化算法对模型进行求解,决策者可以根据企业实际生产情况设置不同目标函数权重,从而获得最优的生产方案。在上述研究的基础上,进一步考虑设备退化效应和多成品率质量问题,对设备维护和生产调度联合优化问题进行研究。假定设备退化过程符合线性退化特性,并考虑设备维护对产品质量的影响,建立生产调度、设备维护和产品质量联合优化模型,在生产总成本最小化的情况下,确定最优的预防性维护节点、生产批量大小以及加工顺序,仿真实验结果表明在不同的设备负荷条件和衰退速率下,该模型在生产总成本、订单按时完成率和成品率方面都要明显优于定周期维护模型,最后对模型参数敏感性进行了分析。在此研究成果基础上,进一步考虑生产总成本、订单按时完成率和成品率三个优化目标,基于差分进化算法和双种群差分进化算法对该多目标优化问题进行了研究,从非支配解个数、解集错误率、世代距离、空间分布、距离趋近度评价和解集覆盖率等评价指标对两种算法优劣进行了比较和分析,最终为生产决策者提供了一个最优的非支配解集供其参考。
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