不确定环境下柔性作业车间的多目标动态调度研究

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1、万方数据目录5．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．806总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．816．1工作总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯816．2研究展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯85作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91独创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯93学位论文数据集⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯95万方数据绪论1．1引言1随着全球化进程的加剧，在竞争日益激烈的市场环境下，生产制造企业只需保证生产能力、仅有简单管理的生产模式已不再适应时代的发展。如今，需要面临着很多不同以往的问题，如客户要求日益增加、生产产品的数量和类型日益繁多和复杂、产品的生命周期也逐步缩短、生产带来环境和成本的平衡问题等等。如何在有限的资源条件下，通过降低生产成本、缩短生产周期、保证生产质量、降低环境污染等来提升生产制造企业的自身竞争力，逐渐成为一项重要课题。先进的生产管理是提升竞争力的有效工具，其

3、核心内容就是企业上层管理者制定的生产计划和生产作业车间的具体调度【l】。上层管理决策者根据产品的市场需求和企业的生产能力确定企业的生产状态和计划类型，制定企业的年度、季度和月度生产计划。上层生产计划的具体实施由下层生产作业车间的具体调度来实现，即将上层制定的长期生产计划分解为车间具体运作的周期计划，并依据车间内的产品工艺流程、原材料供应、加工设备运行和人员变动等资源的具体情况，进行合理的配置，对整个生产过程进行控制和优化，并根据实际加工情况及时作出调整，以完成各项生产目标。生产作业车间的调度问题，是针对一项确定的可

4、分解的生产任务，在生产作业车间有限的资源约束(如设备原料等资源情况、产品交货期限和生产工艺路线等)下，对生产过程中涉及到的原料、设备、人员等进行有效利用，合理安排各产品的加工顺序和所用资源，以满足最优化生产时间或成本等一定的生产目标，最终使生产过程能够高效、有序、稳定地进行【2，3】。因此，进行生产作业车间调度，就是为了优化生产过程，达到各项生产目标，从而提升企业生产能力，提升市场竞争力。作业车间调度问题作为经典的组合优化问题，是典型的NP．hard问题【4，5

5、，其求解计算过程会随着问题规模的增加变得极其复杂，求

6、得最优解的计算量将呈指数级别急剧增长。另外，随着生产制造业的发展，生产过程中的各种各样不确定性干扰事件越来越多，对生产系统所提出的性能要求也越来越广泛。静态的确定性作业车间调度研究己无法适应要求，对不确定环境下作业车间动态调度的研究具有很强的理论意义和实用价值。而现有的研究大多建立在理想的生产加工状态下，一般基于以下几个方面：(1)生产作业车间的调度资源以及加工环境因素都万方数据北京交通大学硕士学位论文是确定的；(2)多以总加工时间和总生产成本的最优化为主要的调度目标；(3)尽量提高调度求解算法的优化效率以及所得优

7、化解的质量；(4)重调度的研究多以驱动机制和调度策略为重点。本文针对不确定环境下的柔性作业车间调度问题进行探讨，在最优化总加工时间和总加工成本的基础上，扩展生产调度的研究目标，构建柔性作业车间的多目标动态调度模型；分析生产过程中各种类型的不确定性扰动及其影响，并设计一种基于不同扰动能够及时响应的重调度驱动机制，以确定重调度决策时机和重调度方案，避免重调度的迟缓，减少生产系统震荡损耗：设计一种多目标的调度方案生成算法，提高算法效率和求解质量；在考虑重调度执行成本的基础上，提出一种重调度的性能评价策略，以决策重调度的方

8、案选择。1．2作业车间调度问题对调度问题的研究最早始于20世纪50年代，Johnson首先研究了两台机床的FlowShop型问题【61。然后，广大学者开始了对调度问题的广泛研究，在六、七十年代建立了调度理论的主体，并开始重视调度复杂性和多样性【71。由于调度问题复杂多样化，不同的学者也会从不同的角度进行研究，产生了许多车间调度问题的类型和方法，并且也逐渐发展地实际化、多元化。1．2．1车间调度问题的分类根据车间的生产类型不同，车间调度问题的类型也是多种多样【8d01，主要的类型如图1．1所示。(1)根据生产系统的类

9、型，可以分为单机和多机调度、作业车间(JobShop)调度、流水车间(FlowShop)调度和开放车间(OpenShop)调度等【11

10、。单机调度可用设备只有一台，而多机调度则有两台及以上，且一般分为并行机和专用串联机【l21，工件只需在任一台并行机上加工一次，而需要在每一台专用串联机上都加工一次。作业车间调度问题的加工设备和加工路径都是灵活而不受限制的，不