动态不确定条件下橡胶硫化车间生产调度问题研究

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1、青岛科技大学研究生学位论文1．1生产调度问题概述第1章绪论生产调度问题是指在一定的时间范围内，进行可用共享资源的分配以及生产任务的排序，以满足某些特定的性能指标的问题【u】。简单地说，生产调度问题就是按目标函数来分配资源以完成任务的问题。生产调度问题一般可描述为：针对某项可以分解的任务，在一定的约束条件下，如何安排其组成部分(或操作)所占用的设备资源、产品加工时间及先后顺序，以获得产品加工时间最短或者生产成本最优等等。1．1．1生产调度问题的分类生产调度问题主要由三个基本要素组成：工件特性、机器环境以及性能指标。根据这三个基本要素，

2、可以用三元法a／P／r来表示一个生产调度问题，其中口表示工件的加工特性，∥表示机器的生产环境，y表示性能指标。关于生产调度问题，按照不同的分类标准，可以分为以下三种不同的类型【3】。(1)根据系统的复杂程度，可以分为单机调度、多机调度、FlowShop和JobShop。单机调度的问题是指，生产环境中只有一台加工机器，对于所有任务的生产顺序和加工开始时间，都能够合理地安排到该机器上，从而优化某些性能指标。多机调度的问题是指，生产环境中有两台或两台以上的可用机器。其中，这些机器可大致分为两大类【4】：通用并行机(GP刀P，讲parall

3、el朋口砌胁盼)和专用串联机(Dedicatedseriesmachines)。在多台并行机上工件只需要在其中任一台机器上加工一次，而在多台串联机上工件则需要在每一台机器上都加工一次。文献【5】[6】[7】等研究了多台并行机的调度问题。FlowShop调度的问题是，假设所有任务都在相同的设备上进行加工，并且有一致的加工顺序和加工操作，早在1954年，Johnson181就首次发表了关于FlowShop调度问题的文章，从此人们便开始了对FlowShop调度问题的广泛研究。JobShop是最常见的调度类型、并没有限制任务操作的加工设备，

4、允许一个任务加工具有不同的加工路径。关于JobShop问题的研究文献很多，其综述类文章可参见Law比，等19J。动态不确定条件下橡胶硫化车间生产调度问题研究(2)根据目标函数的多少，可以分为单目标调度问题与多目标调度问题。单目标调度问题是，例如，求最大完工时间C。。的问题，最大拖期时间三。。的问题或者加权完工时间罗兄，c，的问题等。若所求的目标函数有两个或两个以上，则称之为多目标调度问题。多目标调度的问题很难求得一个解，使得两个或多个目标函数同时达到最优，往往求得的是Pareto意义下的最优解，Pareto最优解是指，没有其它的解较

5、Pareto最优解更能同时使得多个目标函数解最优。从求解方法上来看，求解多目标调度的问题可以通过加权和，即以某个目标函数为主其他目标函数为辅的方式将多目标问题转化为单目标问题进行求解。文献[10，11]的求解思路就是通过确定两个目标的权重将多目标问题转换为单目标问题。(3)根据生产的环境，可以分为确定条件下的静态调度问题与不确定条件下的动态调度问题。确定条件下的静态调度的问题是指，不考虑生产过程中的扰动因素，仅考虑在工序约束与机器约束。调度开始时，各个工件的到达时间已知、加工时间已知、交货期已知和机器状态良好等等，只要进行预调度便可

6、确定各个工件的加工顺序并且不再改变。求解确定条件下的静态调度问题，注重如何排序来获得相应调度问题的最优解。目前，大量的文献都是关于确定条件下的静态调度问题的研究。不确定条件下的动态调度问题【12,13J的生产过程是动态的不确定的，即将生产过程中的扰动，如机器故障，工件到达时间的改变，工件的取消，紧急工件的到达等问题考虑到调度问题中，使得对调度问题的假设更贴近实际。对于动态调度问题往往要进行多次调度，如文献[14】中针对实际生产的运行状况，提出一种实时的反馈调度策略，根据实际生产过程中的工件数来实施在线调度。文献【15】提出了可以适用

7、于静态的确定型和动态的不确定型生产环境的JSP一般化模型，并针对动态的不确定型JSP做了实验测试比较，结果表明该模型更优。1．1．2生产调度问题的特点生产调度问题的最突出特点是其复杂性，主要表现在以下五个方面【16】：(1)建模复杂性根据生产环境的特点建立起来的生产调度问题的模型是多种多样的。随着生产规模的日益扩大和生产工艺的日趋复杂，生产调度问题已经远远超出了经典生产调度模型所能涵盖的范围。生产过程的多样化也导致了各种独具特色的生产线的出现；订单情况、机器环境或着工艺顺序的稍许不同就有可能导致完全不同的约束形式，从而对问题的结构和

8、性质产生极大的影响。2青岛科技大学研究生学位论文(2)计算复杂性大多数的生产调度问题都是御一hard组合优化问题，问题存在较高的计算复杂性，可能无法得到最优的计算方法，甚至许多单机生产调度问题也是NP—hard问题。对于大规模的生产调