模具企业动态车间作业计划研究

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1、华中科技大学博士学位论文模具企业动态车间作业计划研究姓名：熊禾根申请学位级别：博士专业：材料加工工程指导教师：肖祥芷;李建军20050828华中科技大学博士学位论文摘要模具是工业产品成形的重要工艺装备之一是国际上公认的关键工业近二十几年来随着国民经济的快速发展我国模具工业得到了蓬勃的发展然而与发达工业国家相比我国的模具工业水平仍存在差距这种差距在企业管理方面表现得尤为明显通过对我国多家模具企业的实地调研发现模具生产管理是模具企业管理中的瓶颈所在由于模具生产是由订单驱动的产品生产的一次性和制造过程的经验性造成车间级生产的计划性差各种变更和意外冲突频繁车间级的计划管理是模具企业的生产管

2、理中最为薄弱的环节也是模具企业管理者最为棘手的问题针对这一状况本文将模具企业的动态车间作业计划作为研究主题对其中的关键技术进行了系统的理论研究并以此为基础开发了与车间现场实时监控相结合的模具企业动态车间作业计划系统eManScheduling从工件到达的性质和执行过程的变化来分车间作业计划可分为静态车间作业计划和动态车间作业计划动态车间作业计划通常包括两方面含义工件随机陆续到达和执行过程中动态多变根据模具企业的生产特点显然相应的车间作业计划应该属于动态车间作业计划本文首先从模具企业动态车间作业计划的建模入手采用面向对象的思想系统地分析了任务资源和加工三类对象中与车间作业计划相关的各

3、类属性建立了相应的动态车间作业计划模型为了探索面向实际生产条件下车间作业计划的优化求解算法提出了一类针对模具生产特点的特殊作业计划问题平行机问题并设计了一种改进的遗传算法在该算法中提出了资源的工时能力指数冗余机器基因库的概念为了兼顾算法的收敛速度和群体的多样性在交叉算子中加入了针对父代和后代的赌轮选择并设计了基于机器负荷的LBH启发式变异算子与其它平行机问题求解算法相比作者所提出的算法表现出较优越的性能然而从算例运行的时耗来看遗传算法对模具企业实际生产的车间作业计划来说仍缺乏适用性为此基于模具制造过程的特点进一步提出了一类考虑工序相关性的动态车间作业计划问题通过对工序相关性的定义和

4、描述建立了相应的动态车间作业计划问题的优化模型和析取图模型并提出了基于优先调度规则的启发式算法在该算法IV华中科技大学博士学位论文中设计了一种将FCFS与ODD组合在一起的随机选择规则RAN(FCFS,ODD)通过对模拟实例的仿真运行可以看出作者所提出的启发式算法和RAN(FCFS,ODD)优先调度规则具有较优越的性能为了使所提出的启发式算法可获得实际应用本文从模具企业车间作业计划系统实现的角度对其它的相关关键技术也进行了系统的研究为兼顾算法的实用性简便性,减少算法的运行时间提出了车间作业计划中时间参数转换的概念和相应的转换算法为了均衡资源负载最大限度地合理地利用加工资源提出了车间

5、作业计划中加工资源优选的模糊决策方法针对模具加工过程中通常出现的批处理配作和多处理机等非传统调度问题通过引入组合工件资源组资源使用单位工期等概念首次提出了将这两类非传统调度问题转化为传统调度问题的处理方法为使动态车间作业计划系统与车间现场实时监控系统有效地集成提出了日程车间作业计划时间长度的定性与定量确定方法以及对监控反馈信息的处理方法并根据模具企业车间作业计划的特点设计了模具关键路径的逆推搜索算法在上述理论研究成果基础上作者基于面向对象的编程思想采用平台无关的面向对象的编程语言Java开发了C/S模式的模具企业动态车间作业计划系统eManScheduling该系统充分考虑了模具企

6、业的生产特点并与车间实时监控系统进行了有效集成实现了快速的自动排程并提供了较强大的交互处理功能在实际模具企业中的应用表明本系统可有效地提高模具企业车间级生产的计划性提高资源的利用率缩短模具的制造周期并预测出可能出现的模具延期以便及时作出决策关键词模具动态车间作业计划遗传算法启发式算法优先调度规则工序相关性C/S模式系统开发V华中科技大学博士学位论文AbstractMoulds/diesareimportanttechnicalequipmentforformingindustrialproducts.Mould&dieindustryisoneofthegenerallyrecog

7、nizedkeyindustries.Inrecentdecades,mould&dieindustryhasbeendevelopingrapidlyasthenationaleconomydevelopsapace.However,thelevelofournationalmould&dieindustryisstillinferiortothoseindevelopedindustrialcountryespeciallywithregardtoenterpri