基于遗传算法的企业生产调度研究

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1、华中科技大学硕士学位论文提高企业经济效益、缩短产品加工周期。论文在研究企业生产调度系统的基础上，以国内一家知名从事铁路运输事的交通设备有限公司的生产车间为平台研究制造型企业产品的作业车间生产调度的优化问题。该公司主要从事列车电源、空调设备的生产和设计。从公司成立至今，企业的车间生产一直靠人员人工进行管理，在企业信息化系统建设的推动下，公司为适应快速发展的需求，提高企业管理水平，实施了GrapeCity的IntuitiveERP系统，由于原系统车间排产调度功能的缺乏，使得实现车间管理的生产调度成为IntuitiveERP系统二次开发的一个重要子课题，

2、具有非常现实的研究意义。1.2国内外发展现状目前，生产调度是制造行业普遍存在的难题，其调度方法的研究也成为学者关心的课题。依据调度问题的建模方式，目标函数、问题条件等不同因素，生产调度问题可分为线性和非线性调度、连续型和离散型调度、单目标函数和多目标函数调度等。下面介绍一些常用的生产调度方法。(1)基于规则调度的方法基于规则的调度方法因为规则比较简单、计算时间较短、计算机易于实现等优点成为调度问题求解的热点方法，研究者也不断提出新的调度规则。它通常利用已知条件的背景、目标，事先定义好的调度规则，然后依据规则，生成对应的调度结果。[1]文献通过组合多

3、种调度规则的方式在求解调度问题上取得了较好的效果。文献[2]通过研究比较调度规则与产品延期时间之间的逻辑，设计出一种新的调度规则，并和一些经典的调度规则在目标函数为延误时间最小的情况下作了分析比较。(2)基于邻域搜索的方法邻域搜索法又称局部搜索法，它先随机或按某一准则生成一定数量的解空间，然后依据算法事先设置的参数值，通过初始解产生邻域解，接着依据接受规则和邻域解将当前解集的状态进行修改，并适时调整参数值，更新准则，反复上述过程直至搜索结束，最终求出问题的优化解。2华中科技大学硕士学位论文(3)运筹学方法运筹学方法的思想是建立数学模型简化对应的调度

4、问题，并使用穷举的分枝定[3]界或动态规划求解出问题的最优解。文献提出了几种不同的分枝定界法，研究了它们在规则分析、定界机制和产生上界这三个领域的差异，运筹学方法理论上虽然能求得最优解，但往往计算复杂，在实际应用中并不广泛。(4)基于仿真的方法仿真方法最初用于测试基于启发式算法的调度方法，经过实践表明，将启发式规则或优先级规则进行组合，效果好于单一的规则。基于仿真的调度方法强调系统运行中隐藏的逻辑关系，且能够较为准确得分析、评估调度方案的优劣，所以逐步发展成为一种应用于生产调度的重要解决方法。仿真方法虽然给用户提供了测试调度方案性能的平台，但会存在

5、以下问题：仿真方法的计算时间较长，且实施、运行仿真系统的成本很高；受到实验性限制，仿真方法对生产调度的理论贡献较少。目前，鉴于生产调度问题条件较为复杂，目标函数动态变化，需求背景又各有不同等难点，国内外学者掀起对全局搜索技术和相关智能算法研究的热潮，并成功应用于某些领域，取得比较令人满意的结果，其中遗传算法就是研究与应用比较深入的一类算法。1.3论文的研究内容论文主要研究了生产调度相关问题和遗传算法相关理论知识，提出并实现了双点逆向交叉算子的作业车间调度遗传算法。论文的研究工作主要为：(1)分析比较了应用于生产调度NP问题的各种不同算法，阐述了研究

6、生产调度问题的现实意义。(2)介绍了遗传算法的产生背景和思想，重点研究了标准遗传算法的基本步骤及各步骤实现的主要方法。(3)设计了一种新的双点逆向交叉的方法，采用基于工序的编码方式，实现了作业车间调度问题的遗传算法。3华中科技大学硕士学位论文(4)研究了IntuitiveERP系统框架，并将本文实现的双点逆向交叉的遗传算法应用于企业信息系统的排产模块，提高其生产效率，获得了较好的效果。1.4论文的组织结构论文的内容总共分为六章，各章具体内容如下：第1章，绪论。本章主要讲述课题的研究背景，目前国内外研究现状以及本文研究的主要内容。第2章，车间调度问题

7、及启发式算法。首先介绍了车间调度问题的内容，然后描述了流水车间调度问题的定义及相关启发式算法，最后讨论了更为复杂的作业车间调度问题及启发式算法。第3章，遗传算法理论及特征介绍。本章首先介绍了遗传算法的产生背景和主要思想，然后给出了标准遗传算法的流程和基本步骤，最后详细描述了遗传算法的6个基本内容，并介绍其主要实现方法。第4章，基于遗传算法的作业车间调度程序设计。着重描述了作业车间调度遗传算法中工序编码、适配值求解、轮盘赌选择、双点逆向交叉这4个关键技术问题及程序代码，并给出了程序设计的详细步骤和代码流程，然后着重分析了该算法的时间、空间复杂度和处理

8、特殊问题的完备性，最后通过实例在横向和纵向上对算法进行分析和比较。第5章，ERP与车间排产系统。首先简述了ERP的概念，然