本文選題：人工勢場算法 + 車間作業(yè)調(diào)度　； 參考：《南京航空航天大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：近年來隨著以動態(tài)化、全球化和用戶驅(qū)動為顯著特征的市場競爭的加劇，制造系統(tǒng)正朝著“小批量、多品種”的方向發(fā)展，使得制造系統(tǒng)的復(fù)雜性與動態(tài)性不斷增加。如何快速處理制造環(huán)境中出現(xiàn)的各種不確定因素以及各種動態(tài)變化，已成為提高企業(yè)自身的競爭力要的一環(huán)。為了對制造車間中復(fù)雜多變的生產(chǎn)活動進(jìn)行高效的調(diào)度，本文將人工勢場算法(ArtificialPotential Field)引入到車間作業(yè)調(diào)度問題的研究中，探索新的作業(yè)調(diào)度方法，以提高制造系統(tǒng)對動態(tài)擾動事件的響應(yīng)能力以及調(diào)度的質(zhì)量。全文的主要研究內(nèi)容如下： 首先，本文分析了車間調(diào)度的基本問題，以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。同時(shí)闡述了遺傳算法、模擬退火算法、禁忌搜索算法等經(jīng)典算法在車間作業(yè)調(diào)度中的運(yùn)用及其優(yōu)缺點(diǎn)�；诖俗髡哒J(rèn)為隨著制造系統(tǒng)的發(fā)展，新型的調(diào)度優(yōu)化算法必然進(jìn)一步與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，并向著集成化、動態(tài)化、智能化、實(shí)用化的方向發(fā)展。 其次，闡述了人工勢場的基本理論并給出自己的理解，結(jié)合車間作業(yè)調(diào)度問題的基本特征，提出了基于人工勢場算法的車間調(diào)度框架模型，著重介紹了人工勢場算法中引力場在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過實(shí)例結(jié)果表明，該算法能有效地克服經(jīng)典調(diào)度算法在解決作業(yè)生產(chǎn)調(diào)度問題時(shí)存在的搜索數(shù)度低與收斂性難以控制的問題。通過對經(jīng)典的車間作業(yè)調(diào)度問題進(jìn)行仿真驗(yàn)證，本文提出算法的調(diào)度結(jié)果優(yōu)于一些其它調(diào)度算法，體現(xiàn)了該算法的優(yōu)越性與可行性。同時(shí)針對制造系統(tǒng)中存在的隨機(jī)事件如任務(wù)的增加、設(shè)備故障等，提出了基于人工勢場的動態(tài)調(diào)度策略。 同時(shí)在C#平臺上，開發(fā)了基于人工勢場的車間作業(yè)調(diào)度軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了資源設(shè)備以及生產(chǎn)任務(wù)的信息管理、基于人工勢場算法的車間作業(yè)調(diào)度、針對設(shè)備故障和緊急任務(wù)的動態(tài)調(diào)度的產(chǎn)生、以及設(shè)計(jì)并開發(fā)硬件仿真平臺中的機(jī)床控制板，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與硬件仿真平臺的實(shí)時(shí)互聯(lián)。 最后，，在與同課題組成員共同設(shè)計(jì)的硬件仿真平臺上進(jìn)行了物理仿真，進(jìn)一步研究了車間制造系統(tǒng)中各項(xiàng)參數(shù)對作業(yè)調(diào)度的影響，以及生產(chǎn)自動化的關(guān)鍵技術(shù)。對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，表明了該算法具有計(jì)算簡便、易實(shí)現(xiàn)、通信量少、魯棒性好等特點(diǎn)。
[Abstract]:In recent years, with the aggravation of market competition characterized by dynamic, globalization and user driving, manufacturing system is developing towards the direction of "small batch, multi-variety", which makes the complexity and dynamic of manufacturing system increasing. How to deal with all kinds of uncertain factors and dynamic changes in manufacturing environment quickly has become an important part to improve the competitiveness of enterprises. In order to efficiently schedule the complex and changeable production activities in the manufacturing shop, this paper introduces the artificial potential field algorithm (Artificial potential Field) into the study of the job shop scheduling problem, and explores a new job scheduling method. In order to improve the response ability of manufacturing system to dynamic disturbance events and the quality of scheduling. The main contents of this thesis are as follows: First of all, this paper analyzes the basic problems of job shop scheduling, as well as domestic and foreign research status. At the same time, the application of genetic algorithm, simulated annealing algorithm, Tabu search algorithm in job shop scheduling and its advantages and disadvantages are discussed. The author thinks that with the development of manufacturing system, the new scheduling optimization algorithm must be further combined with production practice, and develop towards integration, dynamic, intelligent and practical. Secondly, the basic theory of artificial potential field is expounded and its own understanding is given. Combined with the basic characteristics of job shop scheduling problem, a job shop scheduling framework model based on artificial potential field algorithm is proposed. The application of gravitational field in manufacturing system in artificial potential field algorithm is emphatically introduced. This algorithm can effectively overcome the problems of low search number and uncontrollable convergence of classical scheduling algorithms in solving job production scheduling problems. Through the simulation of the classical job shop scheduling problem, the scheduling results of the proposed algorithm are superior to those of some other scheduling algorithms, which reflect the superiority and feasibility of the algorithm. At the same time, a dynamic scheduling strategy based on artificial potential field is proposed for the random events in manufacturing system, such as the increase of tasks and the failure of equipment. At the same time, a job shop scheduling software system based on artificial potential field is developed on C # platform. The system realizes the information management of resource equipment and production tasks, the workshop job scheduling based on artificial potential field algorithm, and the generation of dynamic scheduling for equipment failures and urgent tasks. The machine tool control board in hardware simulation platform is designed and developed to realize the real-time interconnection between upper computer and hardware simulation platform. Finally, the physical simulation is carried out on the hardware simulation platform designed with the members of the same research group. The influence of the parameters in the workshop manufacturing system on job scheduling and the key technologies of production automation are further studied. The experimental results show that the algorithm is simple, easy to realize, less communication and good robustness.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH186

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本文編號：1862285