【正文】 ,采用面向?qū)ο蟮恼Z言 ,實現(xiàn)了 啟發(fā)式調(diào) 度算法仿真調(diào)度平臺的設(shè)計與擴充。第頁 武漢科技大學 碩士學位論文 第三章啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則及其調(diào)度算法設(shè)計 。但是 ,啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則具有全局敏感性 ,利用 不同的啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則可產(chǎn)生不同的調(diào)度方案 ,而且規(guī)則在不 同的場合所起的作用也不相 同 ,調(diào)度系統(tǒng)的性能取決與啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則的選擇。其中模擬退火方法、遺傳算法、禁忌搜索等方法能夠取得較滿意的優(yōu)化質(zhì)量 , 但其性能對算法參數(shù)有較強依賴性 ,且優(yōu)化時間通常較長 ,而簡單地將它們與優(yōu)先規(guī)則相 結(jié)合的混合方法對優(yōu)化質(zhì)量的改善程度比較有限。這類方法構(gòu)成簡單 ,使用方便靈活 ,但經(jīng)驗的搜集往 往非常困難 ,很難覆蓋所有方面 ,同時由于一般難以量化 ,故該方法一般作為其他方法的 輔助。人工智能方法是采用人工智能研究領(lǐng)域提供的方法解決各 類生產(chǎn)調(diào)度問題方法的總稱。優(yōu)先規(guī)則調(diào)度是指系統(tǒng)運行時 ,根據(jù)一定的規(guī)則和策略來決定下一步操作的調(diào)度方 法。 構(gòu)造性方法。 枚舉法。其中精確算法包括 :解析法、枚舉法。 對緩沖器的假定包括 : 除非特別加以說明 ,緩沖器的容量均假設(shè)為充分大。 在同一時刻 ,每臺機器只能從事一個操作 。 整個加工過程中 ,每個工件只能被一臺機器加工一次。 各類工件之間不存在加工上的優(yōu)先數(shù) ,即對生產(chǎn)線而言 ,每類工件加工的重要 程度被認為是等同的 。 對于上述經(jīng)典的車間作業(yè)計劃問題 ,除工藝約束之外 ,需要對工件、機器、加工時間 和緩沖器等還將引入的一些假設(shè)【】 : 對工件的假定包括 : 從加工過程開始起 ,工件即可被加工 ,或者 ,也可將此假設(shè)減弱為 ,對不同類 型的工件需要有一個固定的相應(yīng)準備時間 ,經(jīng)過準備時間后即可開始加工 。如果目標 函數(shù)為最小化最大完工 時間 ,或者最小生產(chǎn)周期 ,即如何安排加工使得加工所有工件的時 間最短。 。為研究單件車間作業(yè)計劃首先必須細致分析企業(yè)的 生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)過程及生產(chǎn)特點 ,從而建立起與企業(yè)實際生產(chǎn)過程、生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)特點 相適應(yīng)的動態(tài)單件車間作業(yè)計劃模型。 一個工件不能同時在不同機器上加工 。,?,。 工件的加工遵從不搶占規(guī)則。其中 ,機器數(shù)量 ,可以為同型機或同 類機 ,機器不存在準備時間即零時刻可用。包括多臺機器 ,每個任務(wù)包括多個操作 ,操作的順序不 盡相同。平行機問題的調(diào)度任務(wù)包括 :為操作指派合理的加 工機器和在加工機器上對操作進行排序兩方面內(nèi)容。 圖 .車間作業(yè)計劃分類 單機調(diào)度問題是一類相對簡單的車間作業(yè)計劃問題 ,該類問題中所有的操作都在單臺 機器上完成 ,調(diào)度的主要任務(wù)是在機器上對所有操作進行排序。 靜態(tài)調(diào)度和動態(tài)調(diào)度 所有需要調(diào)度的加工任務(wù)在初始時刻到達 ,且加工任務(wù)的信息完備可預(yù)知 ,則為靜態(tài) 調(diào)度。生產(chǎn)裝置處理時間的不確定性、設(shè)備故障的偶發(fā)性及運輸?shù)碾S機性 ,使得 調(diào)度問題成為隨機優(yōu)化問題。如強調(diào)機床利用率時 ,與交貨 期相關(guān)的指標可能會受到影響。生產(chǎn)資源能量、原料、設(shè)備的數(shù)量、緩存容量、產(chǎn)品的交貨日期以 及產(chǎn)品的工藝流程等都是約束。生產(chǎn)調(diào)度問題是非常復雜的問題。影響調(diào)度問題的因素很多 ,正常情況下有 :產(chǎn)品的投產(chǎn)期、交貨期 完成期、生產(chǎn)能力、加工順序、加工設(shè)備和原料的可用性、批量大小、加工路徑、成 本限制等 ,這些都是所謂的約束條件。第頁 武漢科技大學 碩士學位論文 第二章車間作業(yè)計劃問題 .車間作業(yè)計劃問題的特點及分類 ..車間作業(yè)計劃問題的特點 車間作業(yè)計劃問題是生產(chǎn)計劃的一個微觀環(huán)節(jié) ,也是一個不容忽視的環(huán)節(jié)。 第六章將對全文的研究成果做出總結(jié) ,并在當前研究的基礎(chǔ)上進一步探討未來車間作 業(yè)計劃問題的研究趨勢和方向。 第四章 ,由于車間作業(yè)計劃問題的決策包括 :分配決策即工件的加工順序 ,時間決策 即工件各工序的加工時間 ,以及路徑?jīng)Q策即工件各工序的加工設(shè)備的分配 。在此基礎(chǔ)上 ,為研究與探索動 態(tài)車間作 業(yè)計劃問題的有效算法 ,比較現(xiàn)有的求解策略從而提出較適合車間作業(yè)計劃問題 的求解算法。少數(shù)對于計劃與調(diào)度技術(shù)方面的 研究都較為粗放 ,尚無法解決企業(yè)生產(chǎn)中的瓶頸問題。尤其是對于 單件訂貨型生產(chǎn)企業(yè)來說 ,其管理的重點和難點均在車間執(zhí)行層上。在年以前 , 只有優(yōu)先分派規(guī)則方法可以求解大于個加工工序的實例。 年代術(shù)期和年代初是最優(yōu)化技術(shù)最繁榮的時期 ,在這個時期涌現(xiàn)出了大量的解決車 間作業(yè)調(diào)度問題的新方法。 年代到年代中期 ,人們的研究重點轉(zhuǎn)移到證明車間作業(yè)調(diào)度問題的復雜性上 來。由于車間作業(yè)調(diào)度問題 的復雜性和困難性 ,從那時起直到今天 ,人們?yōu)榱说玫揭粋€理想解決這一問題的方法 ,就 一直不斷地對該問題進行研究 ,從而產(chǎn)生了各種各樣的用于求解該問題的方法和流派。 早在年代 , .在 年提出了生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)先分派規(guī)則。年 ,等指出 問題不僅為困難問題而且是“最壞的困難問題之一【。 .國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ,又常稱為車間作業(yè)調(diào)度 ,是與工 車間作業(yè)計劃問題 第頁 武漢科技大學 碩士學位論文 業(yè)相關(guān)的一個標準類型的調(diào)度問題【。然而 ,無論 是與工業(yè)發(fā)達國家相比還是與我國其他行業(yè)相比 ,我國車間作業(yè)計劃的管理技術(shù)水平都普 遍較低。從而進一步指出車間作業(yè)計劃問 題的特殊性。位于企業(yè)上 層生產(chǎn)計劃 /和底層工業(yè)控制之間 ,在計劃管理層和底層控制之間架起了一座 橋梁 ,是面向車間級的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng) ,主要負責生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。然而 ,不可否認的是 ,自從到“著陸”我國個年 頭來 ,真正在企業(yè)成功實施的案例非常之少 ,年國內(nèi)某單位對近百家應(yīng)用的第頁 武漢科技大學 碩士學位論文 企業(yè)做過實地和書面問卷調(diào)查 ,得出了我國企業(yè)實施 ,成功率只有 %的結(jié)論。從而制造業(yè)信息化成為制約制造業(yè)企業(yè)發(fā)展的一個嚴重問題。這也 正是制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)管理所遭遇的一個瓶頸。單件小批生產(chǎn)類型是在規(guī)定的時間內(nèi) ,制造種類繁多的產(chǎn)品 ,其產(chǎn)量可能是一件 或批量很少 ,并且絕大部分是按訂單進行生產(chǎn)的。 .課題研究背景 制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。 最后 ,對仿真調(diào)度結(jié)果進行了統(tǒng)計分析。動態(tài)車間作業(yè)計劃的關(guān)鍵是調(diào)度的快速性和響應(yīng)的敏捷性 ,現(xiàn)有的精 確優(yōu)化算法不能求解動態(tài)調(diào)度問題 ,因此 ,通常采用具有求解速度快、容易得到滿意甚至 近優(yōu)調(diào)度解的啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則。車間級生產(chǎn)計劃成為制造業(yè)企業(yè)的生 產(chǎn)管理中最為薄弱的環(huán) 節(jié) ,也是制造業(yè)企業(yè)管理者最為棘手的問題。碩士論文 基于啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則的車間作業(yè)計劃算法及仿真研究 第頁 武漢科技大學碩士學位論文 摘要 隨著和技術(shù)的發(fā)展 ,車間作業(yè)計劃問題的研究越來越顯示出其重要性 ,成 為最具有吸引力的研究領(lǐng)域之一。但 在由訂單驅(qū)動的生產(chǎn)中 ,生產(chǎn)的一次性和制造過程的經(jīng)驗性 ,造成車間級生產(chǎn)的計劃性差 , 各種變更和意外沖突頻繁。由于工件是動態(tài)、隨機的到達車間 ,車間作業(yè)計劃問題通常 都是動態(tài)調(diào)度問題。在種仿真參數(shù)集下對調(diào)度案例進行 了仿真調(diào)度 ,得到了相應(yīng)的調(diào)度結(jié)果。隨后 ,在此基礎(chǔ)上對國 內(nèi)外的研究狀況進行綜述 ,找出現(xiàn)有研究所存在的不足之處 ,提出本課題的研究意義 ,確 定本課題的主要研究內(nèi)容?？梢?,單件 小批生產(chǎn)在生產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著很重要 的地位。企業(yè)在這一階段的生產(chǎn)管理主要是通 過項目小組和車間調(diào)度人員的實時調(diào)度來實現(xiàn)的 ,由于每一道工序的加工都包含工藝路線 的約束、加工期限的約束、加工資源的約束等 ,成千上萬道工序所包含的信息量是非常巨 大的 ,光依靠人的經(jīng)驗完成這些工序在時間和資源上的統(tǒng)籌分派顯然是無法實現(xiàn)的。在這種狀況下工件的加工質(zhì)量和交貨期則往往難于保證 ,企業(yè)的商譽和經(jīng)濟效 益受到影響。從上世 紀年代的物料需求計劃【】 ,到年代的制造資源計劃、年代的企 業(yè)資源規(guī)劃【】 ,再到最近年公司推出的第二代企業(yè)資源規(guī)劃 的理念 ,大大提高了制造業(yè)信息化水平 ,從而在一定程度上改善了管理水平 ,如圖 .制 造業(yè)信息化的發(fā)展狀況。年代初由美國制造研究機 構(gòu)提出的帶造執(zhí)行系統(tǒng) , 為改善這一狀況提供了相應(yīng)的解決方案。文獻對制造系統(tǒng)尤其是單件訂貨型生產(chǎn)系統(tǒng)在車間層 管理中狀況進行了生動的描述 :工件加工隊列越來越長 ,客戶訂單不斷堆積 ,每天 數(shù)以千計的相互關(guān)聯(lián)事件及意外在車間發(fā)生 ,不斷處理急件成了車間層“標準的工作模 式” ,所 制定的上層計劃大部分時候反而被迫置于一邊。 呂 圖 .制造業(yè)信息化的發(fā)展 因此 ,制造系統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)問題的核心即是車間作業(yè)計劃或車間調(diào)度。本文將針對動態(tài)車間作業(yè)計劃問題進行分析研 究。年 , 和 均證明了 問題為典型的困難問題 .【】。自年 ..提出流水線車間兩臺機器下排序問題的優(yōu)化準則 ,建立起第一個排序問題數(shù)學 模型以來 ,此后多年中 ,廣大的學者進行了大量的研究工作 ,取得了可喜的成就 ,提 出了多達上百條的調(diào)度規(guī)則。 這些是可見到的較早的關(guān)于對車間作業(yè)調(diào)度問題研究的文獻報道。用最優(yōu)化方法求解這一問題時 ,它們可以得到全局最優(yōu)解 , 但它們只能解決小規(guī)模的車間作業(yè)調(diào)度問題 ,而速度很慢。由于優(yōu)先分派規(guī)則的缺陷 ,人們有著對更加適當?shù)?最優(yōu)化技術(shù)的追求。一些研究者用方法甚至求解出比標準問題實例大的問題。 通過上述的綜述和分析可知 :制造業(yè)信息化的實際現(xiàn)狀是 ,隨著上層的 //等的實施 ,絕大部分企業(yè)在業(yè)