基于改进粒子群算法的job-shop类型机器人制造单元调度问题研究

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1、分类号:TP2910710-2015232032专业硕士学位论文基于改进粒子群算法的Job-Shop类型机器人制造单元调度问题研究张秀导师姓名职称李晓辉讲师专业学位类别申请学位类别硕士交通运输工程及领域名称论文提交日期2018年4月10日论文答辩日期2018年5月30日学位授予单位长安大学ResearchontheroboticmanufacturingcellofJob-ShoptypebasedonImprovedParticleSwarmOptimizationAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:ZhangXi

2、uSupervisor:LiXiaohuiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要由于全球经济的激烈竞争和资源的日益紧缺，优化生产和改善生产流程对于一个制造企业越来越重要，人们对于智能制造在制造行业中起到的作用也愈发重视。随着工业机器人在制造生产环境中的普遍应用，随着小规模化、定制化的生产需求，传统的流水车间调度已经不能满足现如今的生产模式。具有机器人制造单元的作业车间调度方式能够更好的满足当前制造生产企业的需求，从而引起了研究者的广泛关注。本文在经典车间调度理论的基础上，研究了具有单机器人制造单元的Job-Shop类型调度问题，分别使用了基于CP

3、LEX的精确算法和一种基于变邻域搜索的混合粒子群算法，通过算例测试验证了算法的可靠性和有效性。本文的主要研究内容如下：首先，通过零件磨削生产单元对于机器人制造单元的现实应用进行阐述，然后简单阐述了该类型生产系统，包括系统单元组成、设备布局、调度约束、调度状态进行描述与分析，并对该类型问题常见的优化目标进行总结。其次，分析了具有单个搬运机器人的Job-Shop类型机器人制造单元的数学模型，通过实际测试案例进行分析，并使用CPLEX优化软件对问题进行求解，通过对比基准测试案例，验证方法的可靠性。最后，针对该问题，提出了基于变邻域搜索方法的离散粒子群算法，设计了算法的编码方式和

4、领域搜索方式，改进后的算法同原算法进行比较，通过算例结果分析证明了该方法的有效性。关键词：机器人制造单元，单搬运机器人，Job-Shop类型，改进粒子群算法，CPLEXIAbstractDuetothefiercecompetitionintheglobaleconomyandincreasinglyscarceresources,optimizationofproductionprocessformanufacturingindustryismoreandmoreimportant.Increasingattentionhasbeenpaidinintelligentm

5、anufacturing.Asindustrialrobotsarewidelyemployedinmanufacturingproduction,undersmallscaleandspecificcustomizedrequirements,thetraditionalFlow-Shopschedulingcanbeinadequate.TheJob-Shopschedulingmodewithroboticmanufacturingcellcanbettermeettheneedsofthecurrentmanufacturingenterprises,theref

6、ore,manyrelatedresearchhavebeenconducted.ThispaperstudiedtheJob-Shopschedulingproblemwithsingleroboticmanufacturingcellonthebasisoftheclassicaltheoryofshopscheduling.VariableNeighborhoodSearchbasedDiscreteParticleSwarmOptimization(PSO)algorithmwasproposed.Thisalgorithmandanexactmethodsolu

7、tion(underCPLEX)wereusedtosolvetheproblem.Theresultsproveditsreliabilityandeffectively.Themaincontentsofthispaperareasfollows:First,theroboticmanufacturingcellisexhibitedwithanexample,andthenthetypeofproductionsystem,includingsystemunits,equipmentlayout,theschedulin