【摘要】：在發(fā)展智能制造的大環(huán)境下,面向智能化、定制化、小批量多品種的生產(chǎn)模式將會(huì)成為新一代工業(yè)革命的主要標(biāo)志之一。先進(jìn)計(jì)劃與排程(產(chǎn))(Advanced Planning and Scheduling,簡(jiǎn)稱APS)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)智能化、定制化、小批量多品種的敏捷制造生產(chǎn)模式的關(guān)鍵技術(shù)之一。生產(chǎn)小批量、多品種、用途不同、市場(chǎng)復(fù)雜的生活用紙企業(yè),對(duì)實(shí)現(xiàn)智能化定制化的敏捷制造和提高生產(chǎn)效率的技術(shù)需求尤為突出。APS系統(tǒng)包括準(zhǔn)確快速的銷售(市場(chǎng))預(yù)測(cè)和高效率的生產(chǎn)調(diào)度是實(shí)現(xiàn)企業(yè)敏捷制造的兩項(xiàng)相互關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)。本論文以廣東某生活用紙企業(yè)(文中稱為M企業(yè))的生產(chǎn)過程為對(duì)象,研究面向生活用紙企業(yè)敏捷制造的APS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),包括銷售預(yù)測(cè)以及生產(chǎn)調(diào)度。主要研究內(nèi)容包括:1.深入調(diào)查研究了生活用紙企業(yè)的生產(chǎn)和銷售的特點(diǎn),指出生活用紙企業(yè)屬于既具有流程型生產(chǎn)特性又具有離散型生產(chǎn)特性的混合型制造業(yè)�；旌仙a(chǎn)方式的生活用紙企業(yè),銷售預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和生產(chǎn)調(diào)度的制定執(zhí)行都十分重要。2.研究了和建立了適用于生活用紙企業(yè)銷售預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型。通過分析生活用紙企業(yè)的歷史銷售數(shù)據(jù),采用多種回歸分析方法對(duì)生活用紙企業(yè)的銷售量進(jìn)行預(yù)測(cè)建模對(duì)比,篩選建立了一種精度較高的、基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)的銷售預(yù)測(cè)模型,可以通過統(tǒng)計(jì)分析歷史數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,預(yù)測(cè)出未來某段時(shí)間的銷售數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)。3.研究了和建立了具有生活用紙企業(yè)特色的生產(chǎn)調(diào)度數(shù)學(xué)模型。通過分析生活用紙企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn),確定了生活用紙企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度約束條件以及優(yōu)化目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,建立了生活用紙企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度模型,并設(shè)計(jì)了一種混合智能優(yōu)化算法的求解方法。4.在研究生活用紙企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了基于提高能效和物效的生產(chǎn)調(diào)度方式。建立了生活用紙企業(yè)能耗模型以及物料損耗模型。能耗模型包括加工能耗、設(shè)置能耗、輔助生產(chǎn)能耗以及待機(jī)能耗,物料損耗包括加工物料損耗以及設(shè)置物料損耗。本文將干燥部能效優(yōu)化與能效生產(chǎn)調(diào)度相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種混合的智能優(yōu)化算法,對(duì)能耗、物耗以及最大完工時(shí)間等多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化。5.深入分析了當(dāng)前在管理應(yīng)用的APS系統(tǒng)存在的問題,主要是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)車間的生產(chǎn)過程的監(jiān)控,不能直接采集生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù),缺乏閉環(huán)管理功能。本文提出了把先進(jìn)計(jì)劃與排程(APS)系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System,MES)相結(jié)合,即APS+MES模式,應(yīng)用MES提供的大量生產(chǎn)過程數(shù)據(jù),幫助APS系統(tǒng)提高排產(chǎn)的精確度。另外,應(yīng)用MES系統(tǒng)監(jiān)控生產(chǎn)的運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)APS系統(tǒng)的閉環(huán)管理。6.結(jié)合生活用紙企業(yè)的特點(diǎn)和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的結(jié)構(gòu)特征,集成本論文研究開發(fā)的、上面所述的生活用紙企業(yè)銷售預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型、生產(chǎn)調(diào)度數(shù)學(xué)模型、能耗及物耗模型、能效優(yōu)化與生產(chǎn)調(diào)度相結(jié)合,APS與MES相結(jié)合,設(shè)計(jì)了適用于生活用紙企業(yè)的先進(jìn)計(jì)劃與排程系統(tǒng)(APS)。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)以及特色如下:1)應(yīng)用梯度漸進(jìn)回歸樹(Gradient Boost Regression Tree,GBRT)建模方法,基于銷售歷史數(shù)據(jù),建立了一個(gè)精度較高的適用于生活用紙企業(yè)的銷售預(yù)測(cè)模型。2)針對(duì)生活用紙企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn),建立了具有生活用紙企業(yè)特色的生產(chǎn)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型,并且設(shè)計(jì)了一種混合智能優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行求解。3)建立了適用于生活用紙企業(yè)的能耗以及物料損耗模型,并且結(jié)合生產(chǎn)調(diào)度模型,建立生活用紙企業(yè)的能效以及物效生產(chǎn)調(diào)度模型,并且將干燥部能效優(yōu)化以及能效生產(chǎn)調(diào)度相結(jié)合,優(yōu)化全廠能效。本論文設(shè)計(jì)的遺傳算法還存在運(yùn)行時(shí)間偏長的問題。另外,文中設(shè)計(jì)的APS系統(tǒng)只是功能設(shè)計(jì),還未經(jīng)實(shí)踐運(yùn)行檢驗(yàn)。后續(xù)的研究工作需要在提高遺傳算法的效率的同時(shí)把系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證以提高和完善系統(tǒng)的性能。
【圖文】：

越得到企業(yè)的重視。APS 采用先進(jìn)的信息技術(shù)以及優(yōu)化算約束以及生產(chǎn)管理的規(guī)則下，安排企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，以優(yōu)化PS 的著名廠商主要有 Siemens Preactor、GE Scheduler、As等。國外的 APS 系統(tǒng)發(fā)展比較早，因此，全球的占有率大數(shù)企業(yè)的首選。在國內(nèi)，著名的 APS 廠商主要有永凱 APS來英 APS 等等。國內(nèi)的 APS 產(chǎn)品的商業(yè)化較晚，難以跟低。無論國外還是國內(nèi)的 APS，主要的功能如圖 1-1 所示，理、物料需求計(jì)算、物料采購計(jì)劃、庫存管理、人力資源管管理、產(chǎn)品資料管理、工序管理、工藝路徑管理、工藝參數(shù)化以及統(tǒng)計(jì)分析等等。

圖 1-2 生產(chǎn)調(diào)度問題求解算法分類2 The classification of algorithm for solving production sched法，精確求解的方法首先需要對(duì)生產(chǎn)調(diào)度問題建立法對(duì)其進(jìn)行求解。這類方法對(duì)問題的依耐性非常強(qiáng)常好，但在另外一個(gè)問題的求解效果上可能就不盡質(zhì)是在解空間上進(jìn)行窮舉搜索，不斷尋找最優(yōu)的解小規(guī)模的生產(chǎn)調(diào)度問題上，，該類方法的求解效果非，求解時(shí)間會(huì)呈指數(shù)級(jí)增加。當(dāng)生產(chǎn)調(diào)度問題的規(guī)是不可能的。常用的精確求解方法有線性規(guī)劃、混松弛法以及動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等等。法，隨著生產(chǎn)調(diào)度問題規(guī)模的不斷增加，采用精確能的。目前，生產(chǎn)調(diào)度問題已經(jīng)被證明為 NP-hard
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TS761.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2604063