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基于扰动分析的多目标生产调度关键问题研究

王方宇  
【摘要】:制造业一贯是我国GDP增长的强有力支持。近些年来,随着我国制造业的发展以及市场竞争的日趋激烈,制造业向智能制造和精益生产转化是必然的。因此以智能化的方法解决生产调度问题从而提高生产线的性能是十分必要的。本文以柔性作业车间为研究对象,考虑动态扰动等因素,运用群智能算法对其进行了多目标生产调度优化问题研究,并且对复杂性相关问题进行了分析研究。第一,根据柔性作业车间的特点,构建了析取图模型,并以完工时间、机器总负荷以及最大机器负荷为优化目标。对免疫克隆算法进行改进,使其更适用于求解生产调度问题,并通过算法对三个目标同时进行优化。利用改进算法对算例进行求解并与其他算法求解结果进行对比分析,验证算法对于问题求解的有效性。第二,研究了基于扰动分析的多目标柔性作业车间调度问题,分析扰动的成因及分类,以平均完工时间、重调度偏离度、鲁棒性评价函数为优化目标,建立了相应的数学模型。采用滚动窗口重调度策略解决动态多目标优化问题,通过仿真实验验证了优化方法和调度策略的可行性。第三,以柔性作业车间及混流装配生产线为载体,对制造系统的复杂性进行分析研究。提出一种以时间为维度的复杂性计算方法,向静态调度方案中插入空闲时间来模拟工件在实际加工中的调度情况从而计算其复杂性。建立物料消耗均衡及装配复杂性偏差目标函数,对混流装配线的排序问题进行优化。构建调度周期和调度符合度的数学模型,将复杂性引入车间调度中,为调度的有效性及重调度时间提供数学参考。最后,根据以上研究的相关问题,运用Visual Basic 6.0对柔性作业车间的生产调度问题进行系统软件开发。对于不同的调度问题,该系统可以进行求解并生成可视化的生产调度方案。并且求解三个实例问题来验证系统软件的可操作性及有效性。


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