【正文】 用可視化操作，十分方便。（4）選擇算法選擇算法決定如何從父代群體中選擇哪些個體遺傳到下一代群體，一般采用賭輪算法，它是通過計算每個染色體的適應(yīng)度值占整個染色體適應(yīng)度值和的比值來選擇，優(yōu)秀的、適應(yīng)度值高的個體被選擇的幾率比較大，使得優(yōu)秀的個體的基因得意保存下來，保證算法的收斂性，當(dāng)然也可以采用錦標(biāo)賽算法來選擇，避免遺傳算法出現(xiàn)過早收斂和停滯現(xiàn)象。在eMPlant中，已經(jīng)內(nèi)置了相應(yīng)的交叉方式，只要進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置就即可。 仿真優(yōu)化模塊在eMPlant軟件中，有一類GA模塊，功能相當(dāng)強大，可以在仿真模型中加入遺傳算法，實現(xiàn)模型的優(yōu)化。時鐘開關(guān)EventController，它是模型開始。通過雙擊Connector對象可以彈出Connector對象屬性設(shè)置對話框，用戶可在此對話框設(shè)置其顏色、寬度等屬性，或定義新的屬性。Source對象可按設(shè)定的時間間隔和順序產(chǎn)生不同類型的移動對象MU。工作站是生產(chǎn)線上最基本的實體單元，其對象功能有其成員函數(shù)完成，如故障率（Failures）、出戰(zhàn)策略（Exit Strategy）、上下料控制（Controls）等等。 仿真模型基本元素實現(xiàn)車間作業(yè)變批量調(diào)度仿真的第一步是建立系統(tǒng)的仿真模型，車間調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)一般包含下面幾類設(shè)備資源，在eMPlant中逐一進行創(chuàng)建。信息流單元有：表文件單元，可將統(tǒng)計的數(shù)據(jù)放入表單元中；觸發(fā)器單元，控制程序調(diào)用與否及調(diào)用條件，對于面向?qū)ο蠼５姆抡嬗绕湮呛犀F(xiàn)實；文件接口單元，可將仿真統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)與其他應(yīng)用程序進行通信；文件連接單元，可將其他應(yīng)用程序生成的文件為eMPlant使用；程序單元，控制仿真的運行條件。這里，對一些eMPlant的功能作綜合介紹：1. 用戶界面面向?qū)ο蟮膱D形用戶環(huán)境，具有窗口、菜單和鼠標(biāo)功能；圖形化表示模型信息；面向應(yīng)用的對話窗口的數(shù)據(jù)輸入；用戶定義對話窗口；屏幕的布局控制；集成的工作環(huán)境；漸進式的建模方式；非程序化的操作；在線幫助。8. 對結(jié)果進行分析，評價算法的有效性。5．實現(xiàn)相關(guān)控制函數(shù)：根據(jù)算法中所設(shè)計的功能，在仿真模型中實現(xiàn)各種控制函數(shù)。2. 采集相關(guān)數(shù)據(jù)：對車間進行調(diào)研，收集系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)包括設(shè)備情況、任務(wù)情況以及有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)我們建立的調(diào)度模型可知采用FIFO的規(guī)則來決定工件的加工順序?qū)τ讷@取優(yōu)化的調(diào)度方案是有利的，所以本文采用FIFO的規(guī)則。鑒于批量調(diào)度問題的復(fù)雜性，本文采用基于規(guī)則的啟發(fā)式方法來解決此問題。然后將最優(yōu)方案計算所得的目標(biāo)函數(shù)值返回到外層遺傳算法，作為對應(yīng)該個體的適應(yīng)度值。同時，它還內(nèi)置了幾種常見的優(yōu)化任務(wù)：序列優(yōu)化、數(shù)值范圍優(yōu)化、選擇優(yōu)化等，用戶通過簡單設(shè)置即可非常方便的利用這些功能。 零件投產(chǎn)順序在生產(chǎn)作業(yè)計劃安排中，其中一個最基本的工作就是確定零件的投產(chǎn)順序，即排序問題。因此，通過幾個算法的結(jié)合，可以使其相互取長補短，達到一個比較理想的效果。因此仿真調(diào)度方法實際上是一種實驗性和試探性的方法，雖具有較強的適應(yīng)性但不是一種系統(tǒng)優(yōu)化法，不能求系統(tǒng)的最優(yōu)解，只能讓人們依據(jù)對系統(tǒng)模型動態(tài)運行的效果，進行反復(fù)仿真，實現(xiàn)間接的優(yōu)化。四川大學(xué)的唐茂和劉勝青教授對敏捷化車間調(diào)度作業(yè)流程進行了深入分析，提出了適用于并行多機和作業(yè)車間生產(chǎn)類型的智能調(diào)度算法，并利用仿真的方法進行了驗證。第三，運用遺傳算法求解車間調(diào)度問題時，即使是車間的生產(chǎn)線局部發(fā)生改變，也會導(dǎo)致需要修改算法程序。鑒于車間調(diào)度問題的復(fù)雜性要建立起考慮車間各種因素的數(shù)學(xué)模型相當(dāng)困難，因此學(xué)者們在進行研究時只能考慮最基本的約束（也即古典車間調(diào)度問題），這就造成了研究結(jié)果與應(yīng)用實踐的脫節(jié)，往往結(jié)果只有理論上的意義不能直接用于生產(chǎn)實踐。 eMPlant仿真方法分析 遺傳算法的應(yīng)用分析遺傳算法在車間作業(yè)調(diào)度上的應(yīng)用，是近年來才發(fā)展起來的研究方向。在組織生產(chǎn)時，應(yīng)該按照基準(zhǔn)批量值的整數(shù)倍進行分批、投產(chǎn)。目前，實際生產(chǎn)使用較多的質(zhì)量管理SPC、SPD等方法，都對零件的加工批量有一定的限制。同時，對于同一種棒料，不同個體的性能也會存在區(qū)別，一般要求會要求同原料的零件一起加工以保證產(chǎn)品質(zhì)量。在已有的批量調(diào)度研究過程中，不管是等量分批還是非等量分批，大多數(shù)學(xué)者都認為生產(chǎn)批量可以為任意整數(shù)值，他們在此假設(shè)基礎(chǔ)上進行優(yōu)化計算。適當(dāng)?shù)呐糠指罘椒ú坏苡行p少機床的空閑等待時間，提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，而且可以盡可能減少所分得的子批數(shù)量。而且隨著子批數(shù)量的增大，問題的搜索空間也會相應(yīng)增大，造成算法的搜索效率下降，所求調(diào)度解的質(zhì)量也會相應(yīng)下降，那么生產(chǎn)周期也會變長。在一次迭代過程中，當(dāng)分批方案確定后，批數(shù)、每個子批包含的工件數(shù)都已經(jīng)確定，可以視為確定性作業(yè)車間調(diào)度問題，唯一不同的是，同臺機器上同類工件的不同子批連續(xù)加工時，不需要工序準(zhǔn)備時間?；谧畲笸瓿蓵r間的分批算法基本思路是：首先確定分批數(shù)；然后計算每個子批包含的工件數(shù)，計算每道工序的加工時間，并加上工序的準(zhǔn)備時間。區(qū)分批次準(zhǔn)備時間和工序加工時間的調(diào)度結(jié)果如圖31，生產(chǎn)周期縮短為55。第三章 車間作業(yè)變批量調(diào)度算法研究 區(qū)分批次準(zhǔn)備時間和工件加工時間傳統(tǒng)的調(diào)度方法往往把批次準(zhǔn)備時間、工件裝卸時間都包含在工件加工時間內(nèi)。Felix將批量調(diào)度問題分解成兩個獨立的問題來解決：確定分批的方案（包括子批次數(shù)以及各子批次的批量）分批的方案確定后，如何進行調(diào)度。Jeong采用啟發(fā)式方法研究了單工藝路線生產(chǎn)車間動態(tài)批量分批調(diào)度，區(qū)分了生產(chǎn)輔助時間與加工時間，先把一批工件作為整體調(diào)度，然后按照分批原則進行調(diào)整，在一定程度上改進了調(diào)度性能。，且在加工過程中批量不再發(fā)生變化。，加工過程中不能插入其它批次的工件。因此，以準(zhǔn)時生產(chǎn)為目標(biāo)的提前/拖期問題逐漸成為一個越來越受重視的研究領(lǐng)域。在實際生產(chǎn)中，一個調(diào)度方案不可能同時滿足所有的優(yōu)化目標(biāo)，只能以其中某個或者某幾個目標(biāo)作為優(yōu)化方向。5. 提前懲罰費用。3. 加權(quán)完成時間和。 變批量調(diào)度模型建立在Jobshop調(diào)度研究中，常見的目標(biāo)函數(shù)有：1. 制造期。 變批量調(diào)度與傳統(tǒng)調(diào)度比較圖21圖21是傳統(tǒng)調(diào)度與變批量調(diào)度的對比圖。、機器數(shù)、每種產(chǎn)品每個零件在各臺機器上的加工時間及產(chǎn)品加工的工藝約束加工路線是已知的。即當(dāng)上一道工序完成時，立即送下道工序加工。所以一個調(diào)度就是在一定時間內(nèi)任務(wù)在機器上的一個分派，調(diào)度問題就是尋找一個任務(wù)在機器之間的傳遞序列，它要求滿足2個要求：，即調(diào)度是可行的；。 變批量調(diào)度問題的分類變批量調(diào)度問題可按照不同的準(zhǔn)則進行不同的分類。當(dāng)零件分成多個批次后，實際生產(chǎn)過程中零件的運輸、裝卸以及刀具、夾具的安裝調(diào)整時間相比經(jīng)典作業(yè)調(diào)度而言將顯著增加，這部分時間在變批量調(diào)度中不可進行忽略。問題是要尋找一組適當(dāng)?shù)腖ij，i=1,2，…，m；j=1,2，…n，使第一臺機器上開始調(diào)整以便加工第一個單元到最后一臺機器上加工完最后一個單元止所用的時間Cmax最小。可變子批量(variable):和一致子批量相反，如果一個產(chǎn)品的一個子批量的大小在各加工工序是變化的。第四章 車間作業(yè)變批量調(diào)度仿真 介紹了仿真的總體方案與步驟；對仿真軟件進行了簡單的介紹；利用仿真軟件建立仿真模型，通過實例來說明變批量調(diào)度算法的可行性。總之，在調(diào)度中采用Lot Streaming調(diào)度方法，能夠縮短生產(chǎn)時間從而縮短交貨期，提高固定資產(chǎn)的利用率從而降低成本，提高生產(chǎn)能力，提高生產(chǎn)率，提高競爭力，強化服務(wù)。充分利用了加工機器和加工時間，達到提高生產(chǎn)效率的目的。 變批量調(diào)度問題在傳統(tǒng)的調(diào)度問題中，被加工的產(chǎn)品或工件是不可分割的，盡管其中可以或可能包含若干個子工件。之所以會出現(xiàn)車間調(diào)度問題，主要是因為生產(chǎn)資源受到了限制而形成的。車間調(diào)度問題是調(diào)度問題的一個子集，實際上是一個資源分配問題，主要是指設(shè)備資源分配，問題的求解目標(biāo)主要是找到一個可以使作業(yè)能“最優(yōu)”完成的方案。車間優(yōu)化調(diào)度問題尤其是批量調(diào)度技術(shù)關(guān)系到企業(yè)的生存和前途。進一步調(diào)查多品種小批量生產(chǎn)中的材料和工件在車間總時間分配現(xiàn)狀可知：制造過程95%的時間消耗在非加工過程中。車間調(diào)度對任務(wù)的交貨時間、各項生產(chǎn)任務(wù)的生產(chǎn)周期、設(shè)備利用率和在制品占有率都有影響。第三，進入知識經(jīng)濟時代，需求的多樣化和多變性使制造企業(yè)不能再將顧客當(dāng)作整體來對待，而要把顧客當(dāng)做不同個體，使得企業(yè)必須經(jīng)常調(diào)整產(chǎn)品種類適應(yīng)市場，最主要的是企業(yè)不能僅根據(jù)市場已有的產(chǎn)品種類進行生產(chǎn)，而必須不斷地進行產(chǎn)品與市場創(chuàng)新，滿足顧客需求，甚至引導(dǎo)需求，實現(xiàn)企業(yè)從技術(shù)推動向市場牽引的轉(zhuǎn)變。（3）顧客需求的多變性，即顧客需求的迅速變化。而科技的進步既為制造業(yè)的發(fā)展帶來了機遇，也加劇了制造業(yè)的競爭，企業(yè)必須在競爭中求生存、在競爭中求發(fā)展。制造業(yè)的水平先進與否，既是國家科技實力的體現(xiàn)，也是促使科學(xué)技術(shù)發(fā)展的強大動力。（2）顧客的價值觀念發(fā)生了根本變化，隨著基本物質(zhì)生活需求得到了滿足，人們的需求日趨主體化、個性化和多樣化（需求異質(zhì)性），表現(xiàn)為不斷衍生出新的需求市場，為企業(yè)帶來新的市場機遇。第二，在知識經(jīng)濟時代，隨著國內(nèi)市場的國際化，市場競爭日益激烈，市場需求變化更加迅速，生產(chǎn)周期、交貨期等時間因素成為影響企業(yè)獲取新競爭能力的關(guān)鍵因素，因此企業(yè)必須具備快速準(zhǔn)時交貨和相應(yīng)市場變化的能力，不斷提高企業(yè)的競爭能力。生產(chǎn)調(diào)度研究的是如何合理配置加工過程的各種資源，減少零件的加工準(zhǔn)備、等待與傳送時間，從而提高設(shè)備利用率與生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。據(jù)國際生產(chǎn)與研究工程協(xié)會對歐美等工業(yè)國家的調(diào)查統(tǒng)計表明：在機械制造中就產(chǎn)品的產(chǎn)量而言，多品種小批量（約501000件以下）生產(chǎn)占50%左右，就產(chǎn)值而言占60%左右。車間批量調(diào)度在先進制造系統(tǒng)的生產(chǎn)實際中具有普遍性。 車間調(diào)度問題概述所謂調(diào)度，就是在滿足某些約束（比如作業(yè)的先后關(guān)系、預(yù)定的交貨期、最早開始時間和資源限制等）的條件下對作業(yè)進行的排序，按照所排好的次序給它們分配資源和時間，使得某個或某些目標(biāo)（如生產(chǎn)周期、生產(chǎn)費用等）達到最優(yōu)。調(diào)度的目標(biāo)是將作業(yè)合理地安排到各機床以及合理地使用其它生產(chǎn)資源，并且合理安排作業(yè)的加工次序和加工時間，使約束條件被滿足，同時優(yōu)化一些生產(chǎn)性能指標(biāo)。于是出現(xiàn)了工件和相應(yīng)的工序數(shù)量多余機床設(shè)備和其它生產(chǎn)資源的情況，車間調(diào)度問題也就自然而然的出現(xiàn)了。與傳統(tǒng)調(diào)度不同的是，Lot Streaming是把一個被加工的產(chǎn)品批量劃分為若干個子批量(sublot)，按子批量分別組織加工和工序間的運輸，當(dāng)在一臺機器上一個子批量加工完成以后，而且相繼機器空閑，這個子批量無須等待其余子批量在此機器上的加工完成，就可以直接轉(zhuǎn)運到下臺機器上進行加工，亦即采取平行加工的方式，允許同一產(chǎn)品加工的相繼操作在時間上部分重疊。，減少相關(guān)的庫存費用。4 主要體現(xiàn)在:當(dāng)交貨期相同的情況下，加工相同的工件，采用Lot Streaming調(diào)度方法比傳統(tǒng)調(diào)度方法所需要的機器加工能力要小。第三章 車間作業(yè)變批量調(diào)度算法研究 對批次準(zhǔn)備時間與工件加工時間進行了區(qū)分；對變批量調(diào)度的分批策略進行了研究；對仿真方法的幾個關(guān)鍵問題進行了分析介紹。一致子批量( consistent):如果一個產(chǎn)品的一個子批量的大小在各加工工序保持不變，則稱為一致子批量，即一個子批量的大小在所有加工機器上都是相同的。 變批量調(diào)度問題的提出單批量的變批量調(diào)度問題有Resiter（1966）首次定義，即一個生產(chǎn)批量包含Q個相同的單元，需在m臺機器上依次生產(chǎn)，每一單元在機器i上的加工時間為pi，在相繼機器i、i+1間存在n次轉(zhuǎn)運，因此Q個單元在機器i上分成n個子批量來生產(chǎn)，每完成一個子批量即轉(zhuǎn)運至機器i+1，令Lij表示機器i上第j個子批量中的單元數(shù)，則，對同一j，若Lij=L1j，i=2,3，…，m，稱一致子批量（用C表示），否則稱可變子批量（用V表示）。在經(jīng)典作業(yè)調(diào)度問題研究中，由于沒有過多的考慮批量因素，因此很多關(guān)于輔助時間的限制條件可以進行忽略，然而在變批量調(diào)度中引入批次的影響后這些限制條件需要重新考慮。對于第一類與單個工件相關(guān)的輔助時間，我們可以將其歸入到加工時間進行考慮；對于第二類與批次相關(guān)的批次輔助時間，由于批次數(shù)量增多導(dǎo)致批次輔助時間增大，這時需要單獨考慮其影響。每一個任務(wù)還需要有一個工藝約束，它要求該任務(wù)按照一定的工序要求在這些機器上加工。，在加工過程中采取平行移動方式。，即：在加工開始時，所有工件都具有加工條件。，所有產(chǎn)品準(zhǔn)備就緒。以上假設(shè)條件允許改變和放松，由此可構(gòu)成不同類型的變批量凋度問題。在實際生產(chǎn)中，我們可以進一步優(yōu)化變批量調(diào)度中各個批次的生產(chǎn)順序，從而進一步提高調(diào)度性能。最大延遲反映了生產(chǎn)滯后交貨期的最壞情況。它等價于按期發(fā)貨的百分比。它反映了工件晚于交貨期完成產(chǎn)生的合同違約費用。企業(yè)要做到盡量按期交貨，既不提前也不拖期，減少庫存費用和拖期懲罰費用。在本文的變批量調(diào)度研究中，調(diào)度模型需要滿足一下約束條件：。，工件的運輸時間并入批次輔助時間。南京航空航天大學(xué)孫志峻老師對批量調(diào)度進行了一定的研究，以優(yōu)化生產(chǎn)周期為目標(biāo)獲得了最優(yōu)調(diào)度，但是沒有考慮工件輔助加工時間。Chinyao Low研究了等量和非等量的分批方式對調(diào)度性能的影響，其結(jié)論認為等量分批的性能要優(yōu)于非等量分批。Udo Buscher以最小化加工周期為優(yōu)化目標(biāo)，應(yīng)用禁忌搜索算法進行了求解。則不提前進行批次準(zhǔn)備的調(diào)度結(jié)果如圖31，生產(chǎn)周期為60。如果將加工時間很長的零件適當(dāng)劃分子批，則既可以減少零件的等待時間，又可以減少機床的空閑時間，從而縮短最大完成時間。分批算法首先要考慮如何分批，其次要對各子批的加工進行排序?？傆媱澚恳欢ǎ?dāng)工件加工批量過小時，工件的子批數(shù)量相應(yīng)增大，將導(dǎo)致機