多资源车间生产调度优化问题的研究.pdf

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1、万方数据多资源车间生产调度优化问题的研究口许争武汉理工大学机电工程学院武汉430070摘要：车间生产调度问题的实质是寻找一个最佳的车间生产加工任务分派和车间制造资源分配方案，是一个典型的优化问题。车间生产调度问题的优化模型又可分为单资源约束和多资源约束的2种作业车间调度问题。现主要探求多资源约束条件下的优化模型，并引入优化算法，根据相应的数据，求解其满意解。关键词：车间调度优化算法多重资源约束中图分类号：F273；0224文献标识码：A文章编号：1000—4998(2010)03—0078—03随着食业在市场中的竞争越来越

2、激烈，如何提高生产率，增强企业的竞争力，成为研究的热点，车间生产调度的研究就是其中之一。在传统的作业车间调度问题中，大多数研究者只考虑了机器设备资源受制约的作业车间调度问题，称为单资源约束的作业车间调度问题。而实际的作业车间调度问题中还存在着另一类更为普遍的情况，即每一项加工任务需要多类资源来完成，这一类调度问题被称为多资源约束的作业车间调度问题。例如，在生产中的制造设备资源，制造人员资源，模具、夹具资源，检验工具资源，物料资源，刀具资源等，都属于车间调度中的各种资源。目前，求解车间生产调度问题的优化理论算法有上百种之多，

3、主要有3大类：精确算法、启发式算法和智能搜索类算法。研究较多的有遗传算法、启发式算法等，这些优化算法各自均具有不同的特点，它们在各种条件下的性能有所不同。本文将结合启发式算法，求解多资源约束的车间调度问题。1多重资源约束下的作业车间调度问题的描述多重资源约束下的作业车间调度问题：设有n种工件的工件集合f={^，^，⋯^}，每种工件的加工路线已确定，在加工的过程中除了需要加工设备M之外，还会受到其它与生产相关的资源A的制约。在对工件进行机械加工的时候，有的工序只需要机器设备就可以完成加工，而有的工序则需要机器和其它相关的生产

4、资源一同才能完成加工。在生产过程中，不一定每个工件都满足交货期的排序方案，此时应使超期工件数量尽量减少。同时，也要让整个作业计划的加工周期尽量缩短。为了使该调度成为一个可行调度，加工过程中该问题除了需要满足经典车间调度问题的那些约收稿日期：2009年10月回2010／3束条件外还必须满足其它生产资源的约束条件。2多重资源约束下的车间调度问题的数学模型构建在建模过程中，为了满足调度目标，需要作如下假设：1)每种工件的工艺路线是同定的；2)加工开始的时候，车间中机器的状态是已知的，比如，可以使用的机器的数量，机器的性能等；3)

5、各种与生产相关的资源的状态，可以使用的数量，待加工件的存货数量；4)不能利用加班的方式来加工工件；5)工件在不同工序之间运输时消耗的时间不计；6)在生产过程中，不能间歇；7)工件在每道工序上加工时消耗的时间已知。为了建立模型，引人以下符号：^：工件，^(i=1，2，⋯n)；P：表示工序总数；M：机器，M={M。，M2，⋯，耽l，胁为机器中的第七个机器组，肌={肌。，胁：，⋯，胁。l，其中，Mt。表示机器组七中的第m台机器；朋‰：机器胁。上的工序集合，删h={P慨。l，P肘M，⋯，P胁耐}，P帆两表示在机器M。上加工的第，道

6、工序，其相应的加工开始时间、结束时间、加工时间分别为st娜et吣lI耐；鑫：为工件^(i=1，2，⋯，n)的I序对【u，秽】集合，其中工序u和工序t，可以按任意顺序进行。‰为0—1变量：若同一个工件的工序u优先于工序秽，则值为1，否则值为0。z。为0—1变量：如果工序u优先于工序t，，则值为1，否则值为0。数学模型为：三F=min艺【⋯点蕞I《置r(st帕et(¨M¨)，锄)，=1。譬+艺8tqt】机械制造48卷第547期摊万方数据fst“-=0(1)leth(，一1)≤sl-呵(2)letk(。一Ib≤s‘柳(3)I￡b

7、。+Bfb。≤eIb。+D(1一，，。)(4)st．{t一+et一≤et一+。y。(5)It‘h)，+e￡b。≤et(h)，+D(1一z。)(6)ltt“，。+硝一≤efc。，。+D瓦(7)lkm与(kin)同属于一个集合【矗m≠(后m)D为任意大的正数。式(1)表示所有工件^第一道工序起始加工时刻为0；式(2)表示对于工件正只能在加工完成前一道工序J一1以后才可以加工后一道：I：序_，；式(3)表示对于工件^必须在机器m一1完成加工以后才可以对机器m进行加工；式(4)、式(5)表示在同一时刻，同一工件^的任何两道工序不能

8、同时加工；式(6)、式(7)表示任何一台机器Mk。在任意时刻不能同时处理一个以上的工件。3启发式算法所谓启发式算法是指一组指导算法搜索方向的、建议性质的规则集，通常按照这个规则集，计算机可在解的空间中寻找到一个较好的解，但并不能保证每次都能找到较好的解，更不能保证找到最优解。在用肩发式算法进行排序时，首