【正文】 感謝所有幫助過我的老師、親人、朋友、同學(xué)們，在此一致向你們致謝。其次感謝郭銀洲師兄和王爍師姐。本論文是在指導(dǎo)老師的親切關(guān)懷和悉心教導(dǎo)下完成的。實例2：Method3 總時間：isdo :=。:=++time_to_num()/60/60*400。 if i=0 then[3,]:=[2,.name]/60*i/60*.lotsize。:=+[2,.name]/60*i/60*.lotsize。6. Method3 各批次的目標(biāo)函數(shù)值計算：is i:integer。 when M5 then .move(Buf_M5)。 inspect .CurMacName when M1 then .move(Buf_M1)。 .CurPreTime:=B02[2,.CurMacXh]。 .CurProcTime:=B01[3,.CurMacXh]*.lotsize。 .lotsize:=[1,[4,]]。 else ?.setuptime:=0。end。 when M4 then .move(Buf_M4)。 ?.LastEntityName:=.Name。 .CurPreTime:=B02[2,.CurMacXh]。 .CurProcTime:=B01[3,.CurMacXh]*.lotsize。 Result_Table[4,]:=。end。 [2,]:=l。do for i:=1 to loop s:=s++num_to_str([4,i])。end。 :=0。 。特別是如何同時應(yīng)對緊急事件動態(tài)調(diào)度以及常規(guī)動態(tài)調(diào)度的研究就更少。這也導(dǎo)致了企業(yè)不愿意運用單一目標(biāo)的調(diào)度算法來指導(dǎo)實際的生產(chǎn)計劃。經(jīng)典調(diào)度理論雖然在數(shù)學(xué)上很完全，但在研究問題時對于真實環(huán)境進(jìn)行了大量的簡化，進(jìn)而導(dǎo)致了調(diào)度模型脫離了生產(chǎn)實際，因此優(yōu)化的結(jié)果很難直接應(yīng)用于實際生產(chǎn)。這也導(dǎo)致了這些方法在實際運用中的難以展開。 車間調(diào)度存在的問題與研究展望 車間調(diào)度目前存在的問題在車間調(diào)度領(lǐng)域，已經(jīng)有大量的優(yōu)化方法得到了廣泛的研究與應(yīng)用。本論文的主要工作如下：；闡述了車間調(diào)度的基本概念；簡單介紹了變批量調(diào)度，并與傳統(tǒng)調(diào)度進(jìn)行了比較。 仿真結(jié)論通過實例1和實例2的仿真驗證結(jié)果可知，運用本文的變批量調(diào)度算法得到的優(yōu)化調(diào)度相對于傳統(tǒng)調(diào)度情況下的優(yōu)化調(diào)度有較大的優(yōu)勢，能夠提高設(shè)備的利用率，縮短生產(chǎn)周期。在變批量調(diào)度方式下的最佳調(diào)度結(jié)果如圖421所示。在傳統(tǒng)調(diào)度方式下的最佳調(diào)度結(jié)果如圖419所示。 實例2一．實例數(shù)據(jù)本實例有4臺機(jī)床，加工9種不同的工件，用最小化總生產(chǎn)周期作為目標(biāo)函數(shù)。3. 結(jié)果比較兩種方案的對比結(jié)果如表45所示。最佳調(diào)度結(jié)果如圖414所示。由上圖可以看出：在傳統(tǒng)調(diào)度中，由于批量過大，某些工件的單道工序占用機(jī)床時間過長，導(dǎo)致了其它型號的工件一直處于等待狀態(tài)，部分機(jī)床處于空閑狀態(tài)從而造成了設(shè)備利用率低下，增大了工件的生產(chǎn)周期。運行仿真后得到的調(diào)度結(jié)果為如圖410所示：圖410該調(diào)度方式的總成產(chǎn)周期為260小時7分鐘，提前完工懲罰費用為15960元，拖期完工懲罰費用為167020元。打開Mus to be watched,；打開Resources to be watched，.，.，.，.，.。（8）各個TableFile對象的內(nèi)容介紹TableFile：用來順序生成所需的Entity；B0B0B0B04：定義工件wwww4的工藝路線；TableFile1：用來定義各工件的批量大小及交貨期；TableFile2：用來記錄各批次的目標(biāo)函數(shù)值；TableFile3：用來定義各工件的單位時間懲罰值；Result_Table：用來記錄仿真運行后的結(jié)果；TableFile4：用來記錄工件的投產(chǎn)順序。當(dāng)工件離開PlaceBuffer時會自動調(diào)用Method2對象。當(dāng)工件離開某個加工設(shè)備時會自動調(diào)用Method對象。當(dāng)工件進(jìn)入Buffer時，會自動調(diào)用“Method3”。當(dāng)工件進(jìn)入M1時調(diào)用“Method1”程序，判斷工件在該設(shè)備上的開始時間、準(zhǔn)備時間以及加工時間；當(dāng)工件離開M1時調(diào)用“Method”程序，判斷工件的去處。（3）設(shè)置Source對象的參數(shù)此實例中Source對象采用生成表的方式來順序生成MU，Source對象的設(shè)置如圖45所示。最后生成的仿真模型如圖42圖42。 仿真實例 實例1一．實例數(shù)據(jù)本實例有5臺機(jī)床，加工3種不同的工件。（5）適應(yīng)度值函數(shù)適應(yīng)度值函數(shù)由調(diào)度和優(yōu)化目標(biāo)確定的。（3）交叉算法與交叉算子一樣，所采用的序號編碼方式?jīng)Q定了傳統(tǒng)的變異算子也不能被應(yīng)用。在eMPlant系統(tǒng)中利用遺傳算法模塊進(jìn)行車間作業(yè)調(diào)度優(yōu)化時，需要考慮如下問題：（1）染色體編碼車間作業(yè)調(diào)度問題屬于遺傳算法的序列性（GA Sequence）任務(wù)，其染色體采用工件的加工順序號進(jìn)行編碼，即染色體反映了待優(yōu)化加工任務(wù)的加工順序，這就意味著每一個基因一道加工工序。結(jié)束的控制器，它提供了模型的開始、結(jié)束、逐步模擬、模型的初始設(shè)定和重新設(shè)定以及模型的執(zhí)行速度等功能，每個eMPlant模型都需要這一控制器，并且每個模型只允許存在一個EventController對象。（5）信息流類車間生產(chǎn)調(diào)度的加工任務(wù)設(shè)計在一個名為“加工任務(wù)表”的TableFile中，該TableFile對象可以用來收集、保存車間調(diào)度仿真的數(shù)據(jù)和結(jié)果，記錄了工件的投放時間、所有的MU單元、工件數(shù)量和工件名稱，此外，它記錄著工件加工信息，主要包括工件的加工工藝路線、工件在各個加工單元的準(zhǔn)備和加工時間等需要優(yōu)化的數(shù)據(jù)等。如果工件已經(jīng)加工完畢，則會流向Drain，Drain對象也是加工單臺MU的工作站，與SingleProc對象不同的是，Drain對象在加工完MU后就消滅MU，這個特性與Source對象恰恰相反。（2）緩沖區(qū)類采用Buffer來建模，Buffer是真實物流系統(tǒng)中的緩存站的抽象，它可以看作是由一系列的工作站組成，這些工作站成一列排列，MU必須一個工作站一個工作站的前進(jìn)，直到從最后一個工作站流出Buffer，因此Buffer對象的存儲策略采用的是先進(jìn)先出的原則。（1）機(jī)床類車間調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)床類設(shè)備可以視為工作站。3. 建模中的信息處理eMPlant提供了一種類似C的仿真開發(fā)語言SimTalk，它可以通過簡單的命令和語言結(jié)構(gòu)，建立面向?qū)ο蟮慕ＵZ言來完成對象間信息的傳遞，或同來彌補基本對象的其他功能，這使得eMPlant使用的彈性很大，能夠針對不同的行業(yè)進(jìn)行物流仿真，使用戶可通過編程實現(xiàn)對仿真流程的控制。2. 建模的方法eMPlant不需要預(yù)先進(jìn)行過程的定義：交互式面向?qū)ο蟮慕－h(huán)境將對象的圖形與邏輯關(guān)系集成在一起，可在模型建立后隨時對某些單元進(jìn)行修改和定義，且修改完畢，模型能繼續(xù)運行。 仿真軟件介紹eMPlant軟件是Teomatix公司采用C++開發(fā)的主要用于生產(chǎn)系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的建模與仿真的軟件系統(tǒng)，是面向?qū)ο蟮?、圖形化的、集成建模和仿真工具，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實施都滿足面向?qū)ο蟮囊蟆?. 進(jìn)行實驗性仿真：確保模型的有效性。3. 相關(guān)軟件選型：分析各種仿真軟件的特性，確定具體的仿真平臺。第四章 車間作業(yè)變批量調(diào)度仿真本章根據(jù)對Jobshop車間變批量調(diào)度問題的需求分析以及車間生產(chǎn)運行邏輯的調(diào)研，結(jié)合本文所述的針對變批量調(diào)度問題的算法，運用先進(jìn)的建模和仿真工具eMPlant，結(jié)合應(yīng)用面向?qū)ο蟮姆椒ǎM(jìn)一步深入細(xì)化車間作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)的模型。具體操作方式是：根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則，將設(shè)備的等待隊列中任務(wù)排列好，每當(dāng)有新任務(wù)進(jìn)入等待隊列時就必須重新進(jìn)行排列。 緩沖區(qū)中的零件加工順序當(dāng)設(shè)備上發(fā)生多個零件等待時，如何安排等待零件的加工順序是我們在調(diào)度過程中需要解決的一個問題。本文的投產(chǎn)順序優(yōu)化問題是典型的序列優(yōu)化問題，所以可以通過序列優(yōu)化模塊來完成。尤其當(dāng)零件分成多個批次進(jìn)行生產(chǎn)時，零件生產(chǎn)過程中的資源爭用將會大量增加，這時訂單中所有零件分批完成后得到的批次相互之間的投產(chǎn)順序?qū)φ麄€調(diào)度的性能影響將更大。遺傳算法的主要劣勢在于處理復(fù)雜的車間調(diào)度問題時，數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，同時要實現(xiàn)算法流程需要的編程工作量較大且不易于修改模型；其優(yōu)勢主要在于可以對各種可行方案進(jìn)行迅速優(yōu)化，在較短時間內(nèi)可以得出最優(yōu)解或近優(yōu)解。這樣在進(jìn)行研究時，為了尋找最優(yōu)化的方法，需要進(jìn)行多次重復(fù)仿真。重慶大學(xué)的蔣勝龍和鄭忠教授利用仿真的方法研究煉鋼車間的調(diào)度問題，張啟忠和陳曉慧教授利用仿真研究了鋼管生產(chǎn)線的車間調(diào)度問題，建立了生產(chǎn)線的仿真模型，制定了多種可行的調(diào)度策略，最后通過多次仿真進(jìn)行了策略效果的驗證。在實際的生產(chǎn)車間中，生產(chǎn)線的情況往往是多變的，因此遺傳算法的靈活性有待提高。第二，遺傳算法是一種很好的算法框架，它不依賴于問題的種類，因此應(yīng)用范圍非常廣泛。車間生產(chǎn)過程中，涉及到的可變因素非常多，導(dǎo)致生產(chǎn)調(diào)度問題在很多情況下使用數(shù)學(xué)模型難以精確求解。綜合考慮以上因素，本文將采用基準(zhǔn)批量加等量分批的策略。零件裝配的要求：零件在加工過程中必然存在誤差，同一批次加工的零件，其誤差的同向性較好。工裝夾具限制：零件在加工過程中，通常需要各種各樣的夾具進(jìn)行定位、輔助加工。在實際生產(chǎn)實踐中，這種假設(shè)有很大的局限性，因為有諸多因素限制批量的大小: 原材料限制；工裝夾具限制；質(zhì)量控制要求；零件裝配要求。 本文分批策略的選擇通常情況下，一共有四種不同的分批方式：等批量分割，子批次間無間歇時間；等批量分割，子批次間有間歇時間；不等批量分割，子批次間無間歇時間；不等批量分割，子批次間有間歇時間。（2）加工批量過大。 批量大小與生產(chǎn)周期的關(guān)系在作業(yè)車間變批量調(diào)度問題中，生產(chǎn)批量與生產(chǎn)周期存在U型關(guān)系，如圖33，即過大過小的批量都會導(dǎo)致較長的生產(chǎn)周期。這時每個子批可以看成一個獨立的工件，所有工件在車間中的加工方式便成了平行移動方式，按下面的公式計算一類工件單獨加工的最大完成時間： （31）其中，T為最大完成時間；m為工序數(shù)；n為批數(shù)；ti為第i工序的加工時間；tL為最長工序的加工時間。 圖31圖32 分批策略 分批基本理論分批劃分，即把一批工件分成若干較小批量，對每一小批量工件獨立運輸和加工。事實上，工件裝卸是在工件到達(dá)后進(jìn)行的工作，它耗費的時間是可以統(tǒng)一計入工件加工時間內(nèi)的，而調(diào)整機(jī)床刀具和夾具是在工件到達(dá)之前就可以進(jìn)行的工作，如果事先知道加工工件的后續(xù)工序的加工機(jī)床，提前做好批次準(zhǔn)備工作，工件到達(dá)后就可以立即開工，這樣也就縮短了生產(chǎn)周期。最后通過遺傳算法進(jìn)行了求解。潘全科采用遺傳算法，假定了最小加工批量，研究了生產(chǎn)車間多工藝路線的批量調(diào)度問題，其以優(yōu)化生產(chǎn)周期為目標(biāo)，提出了一種基于工序優(yōu)先級的調(diào)度算法。，緩沖區(qū)的容量無限大。，所有工件都是按照工序流水中的工序先后順序進(jìn)行加工。訂單的制造期，從總體上反映了車間設(shè)備的利用效率。隨著制造業(yè)競爭的不斷加劇，制造企業(yè)的生產(chǎn)自主權(quán)越來越少，更多的是采取按訂單生產(chǎn)的方式。它反映了工件先于交貨期完成產(chǎn)生的庫存、維護(hù)等費用。它是一個由庫存成本決定著的成本函數(shù)。最小的制造期通常意味著機(jī)器的高利用率?？梢钥闯霾捎米兣空{(diào)度可以明顯縮短生產(chǎn)周期。(或可分離的設(shè)置時間〕:在一臺機(jī)器上，從加工一種產(chǎn)品轉(zhuǎn)到加工另一種產(chǎn)品要求機(jī)器的調(diào)整。，按子批量分別組織加工和工序問的運輸。以上假設(shè)條件允許改變和放松，由此可構(gòu)成不同類型的調(diào)度問題。，一個工件一旦開始在某工序加工，必須持續(xù)到該工序加工完畢，不允許中間插入其他工件。 傳統(tǒng)調(diào)度方法的一般假設(shè)條件調(diào)度問題通常要遵循以下假設(shè)：、機(jī)器數(shù)、工件在各臺機(jī)器上的加工時間及工件加工的工藝約束—加工路線是已知的。按照被加工產(chǎn)品的數(shù)量（種類），可以分為：單一產(chǎn)品和多產(chǎn)品變批量調(diào)度問；按照加工流程的不同，可以分為：流水車間、單件車間、開放車間變批量調(diào)度問題；按照機(jī)器數(shù)量的不同可以分為：單臺處理機(jī)和多臺并行處理機(jī)變批量調(diào)度問題；按照工藝約束的不同可以分為：有一般的和無等待變批量調(diào)度問題研究；按照目標(biāo)函數(shù)可以分為：時間標(biāo)準(zhǔn)的和費用標(biāo)準(zhǔn)的變批量調(diào)度問題。這些加工以外的時間我們可以統(tǒng)稱為生產(chǎn)輔助時間。 變批量調(diào)度問題的描述及其分類 變批量調(diào)度問題的描述Jobshop的變批量調(diào)度可描述如下：m臺設(shè)備，k種零件，每種零件的需求數(shù)量包含多個，零件的交貨期確定，每種零件包含s道工序，能加工某一工序的機(jī)床有多臺，工序的加工時間隨機(jī)床的不同而變化。不允許混排:一旦一個產(chǎn)品的一個子批量在機(jī)器上進(jìn)行加工，這個產(chǎn)品的所有子批量要連續(xù)加工，不允許分散加工，直到這個產(chǎn)品的所有子批量都加工完，才能加工其它產(chǎn)品的子批量。第五章 總結(jié)與展望 總結(jié)了本文完成的各項工作，并提出了未來研究過程中需要改進(jìn)與學(xué)習(xí)的地方。 本文研究的主要內(nèi)容第一章 緒論 闡述了選題背景與研究意義；闡述了車間調(diào)度的基本概念；簡單介紹了變批量調(diào)度，并與傳統(tǒng)調(diào)度進(jìn)行了比較。Lot Streaming問題屬于NP難問題。只有在一臺機(jī)器上被加工產(chǎn)品或工件整體加工完成以后，才可以整體轉(zhuǎn)運到下一臺機(jī)器加工。有N個不同的工件，就至少有N條不同的工藝加工路線，如果有足夠多的機(jī)床設(shè)備和其它生產(chǎn)資源分配給每條工藝加工路線，即每一道工序獨立占