离散制造企业批量生产车间调度智能优化研究

【摘要】：车间调度是集成制造系统的重要而薄弱的环节。论文针对离散制造企业批量生产车间调度的特点,以智能优化算法为主要技术手段,对批量生产的等量分批问题、平顺移动下等量分批多目标车间调度问题、多工艺流程下等量分批多目标车间调度问题、基于准时交货要求的批量生产柔性作业车间调度问题进行了深入研究,提出了系统化的优化方案。具体研究内容如下: ①对车间调度的分类、特点、发展、方法进行了系统的归纳与总结;对批量生产车间调度的研究现状进行了分析;指出现有研究存在的问题,明确了研究的目的。 ②对离散制造企业批量生产车间调度问题进行了描述;针对批量生产车间调度特点,提出了一个包括目标层、准则层、影响因素层、变量层、方案层、技术层六层结构的批量生产车间调度智能优化技术框架;对技术框架中的基础理论及关键技术进行了深入研究。 ③针对批量生产等量分批问题,提出了两种优化技术:基于Witness组合仿真优化的等量分批优化技术(WSC-ELS)和基于NSGA II算法的等量分批优化技术(NSGAII-ELS)。前者基于分步优化策略,是一种局部优化方法,计算速度快,可求解大规模等量分批调度问题;后者基于集成优化策略,是一种全局优化方法,计算速度相对慢,适用于求解中小规模等量分批调度问题。 ④针对平顺移动下的等量分批多目标车间调度问题,提出了两种智能优化技术:平顺移动下等量分批JSP多目标优化技术(PO-MJSP)和平顺移动下等量分批FJSP多目标优化技术(PO-MFJSP)。解决方案的基本思路如下:根据问题特点建立多目标优化模型;提出并设计了改进的NSGA II算法对模型进行求解,在算法中采用了平顺移动、时间分离、相同作业、间隙挤压四种精细化调度技术缩短完工时间;通过案例分析得出了研究结论。 ⑤针对多艺流程下等量分批多目标车间调度问题,提出了两种智能优化技术:多工艺流程下等量分批JSP多目标优化技术(MPF-MJSP)和多工艺流程下等量分批FJSP多目标优化技术(MPF-MFJSP)。解决方案的基本思路如下:以完工时间最短和生产成本最低建立了多目标优化模型;提出并设计了改进的NSGA II算法对模型进行求解,算法中引入了工艺流程编码,用于实现各加工批次的工艺流程优选;通过案例分析得出了研究结论。 ⑥针对基于准时交货要求的批量生产柔性作业车间调度问题,提出了两种智能优化技术:基于准时交货要求的批量生产FJSP单目标优化技术(JIT-SFJSP)和基于准时交货要求的批量生产FJSP多目标优化技术(JIT-MFJSP)。对于前者,建立了以加权平均隶属度最大为目标函数的单目标优化模型,提出并设计了一种多阶段混合变异的改进禁忌搜索算法;对于后者,建立了以加权平均隶属度最大和流程时间价值总量最小为目标函数的多目标优化模型,提出并设计了一种改进的NSGA II算法,算法中引入了各加工批次最早允许开工时刻以消解准时交货要求和快速生产之间的矛盾;通过案例分析得出了研究结论。 ⑦最后,对本文研究工作进行了总结,并对批量生产调度问题的进一步研究工作进行了展望。