【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模式將會成為新一代工業(yè)革命的主要標志之一。先進計劃與排程(產)(Advanced Planning and Scheduling,簡稱APS)系統(tǒng)是實現(xiàn)企業(yè)智能化、定制化、小批量多品種的敏捷制造生產模式的關鍵技術之一。生產小批量、多品種、用途不同、市場復雜的生活用紙企業(yè),對實現(xiàn)智能化定制化的敏捷制造和提高生產效率的技術需求尤為突出。APS系統(tǒng)包括準確快速的銷售(市場)預測和高效率的生產調度是實現(xiàn)企業(yè)敏捷制造的兩項相互關聯(lián)的關鍵技術。本論文以廣東某生活用紙企業(yè)(文中稱為M企業(yè))的生產過程為對象,研究面向生活用紙企業(yè)敏捷制造的APS系統(tǒng)關鍵技術,包括銷售預測以及生產調度。主要研究內容包括:1.深入調查研究了生活用紙企業(yè)的生產和銷售的特點,指出生活用紙企業(yè)屬于既具有流程型生產特性又具有離散型生產特性的混合型制造業(yè)�；旌仙a方式的生活用紙企業(yè),銷售預測的準確性和生產調度的制定執(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)銷售預測的數學模型。通過分析生活用紙企業(yè)的歷史銷售數據,采用多種回歸分析方法對生活用紙企業(yè)的銷售量進行預測建模對比,篩選建立了一種精度較高的、基于時間序列數據的銷售預測模型,可以通過統(tǒng)計分析歷史數據的變化規(guī)律,預測出未來某段時間的銷售數據變化趨勢。3.研究了和建立了具有生活用紙企業(yè)特色的生產調度數學模型。通過分析生活用紙企業(yè)的生產特點,確定了生活用紙企業(yè)的生產調度約束條件以及優(yōu)化目標。在此基礎上,建立了生活用紙企業(yè)的生產調度模型,并設計了一種混合智能優(yōu)化算法的求解方法。4.在研究生活用紙企業(yè)的生產調度的基礎上,進一步研究了基于提高能效和物效的生產調度方式。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、設置能耗、輔助生產能耗以及待機能耗,物料損耗包括加工物料損耗以及設置物料損耗。本文將干燥部能效優(yōu)化與能效生產調度相結合,設計了一種混合的智能優(yōu)化算法,對能耗、物耗以及最大完工時間等多個優(yōu)化目標進行了優(yōu)化。5.深入分析了當前在管理應用的APS系統(tǒng)存在的問題,主要是不能實現(xiàn)對車間的生產過程的監(jiān)控,不能直接采集生產過程的數據,缺乏閉環(huán)管理功能。本文提出了把先進計劃與排程(APS)系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System,MES)相結合,即APS+MES模式,應用MES提供的大量生產過程數據,幫助APS系統(tǒng)提高排產的精確度。另外,應用MES系統(tǒng)監(jiān)控生產的運行狀況,實現(xiàn)APS系統(tǒng)的閉環(huán)管理。6.結合生活用紙企業(yè)的特點和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的結構特征,集成本論文研究開發(fā)的、上面所述的生活用紙企業(yè)銷售預測數學模型、生產調度數學模型、能耗及物耗模型、能效優(yōu)化與生產調度相結合,APS與MES相結合,設計了適用于生活用紙企業(yè)的先進計劃與排程系統(tǒng)(APS)。本論文的主要創(chuàng)新點以及特色如下:1)應用梯度漸進回歸樹(Gradient Boost Regression Tree,GBRT)建模方法,基于銷售歷史數據,建立了一個精度較高的適用于生活用紙企業(yè)的銷售預測模型。2)針對生活用紙企業(yè)的生產特點,建立了具有生活用紙企業(yè)特色的生產調度的數學模型,并且設計了一種混合智能優(yōu)化算法對其進行求解。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,并且結合生產調度模型,建立生活用紙企業(yè)的能效以及物效生產調度模型,并且將干燥部能效優(yōu)化以及能效生產調度相結合,優(yōu)化全廠能效。本論文設計的遺傳算法還存在運行時間偏長的問題。另外,文中設計的APS系統(tǒng)只是功能設計,還未經實踐運行檢驗。后續(xù)的研究工作需要在提高遺傳算法的效率的同時把系統(tǒng)進行生產驗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 采用先進的信息技術以及優(yōu)化算約束以及生產管理的規(guī)則下，安排企業(yè)的生產活動，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，全球的占有率大數企業(yè)的首選。在國內，著名的 APS 廠商主要有永凱 APS來英 APS 等等。國內的 APS 產品的商業(yè)化較晚，難以跟低。無論國外還是國內的 APS，主要的功能如圖 1-1 所示，理、物料需求計算、物料采購計劃、庫存管理、人力資源管管理、產品資料管理、工序管理、工藝路徑管理、工藝參數化以及統(tǒng)計分析等等。

圖 1-2 生產調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生產調度問題建立法對其進行求解。這類方法對問題的依耐性非常強常好，但在另外一個問題的求解效果上可能就不盡質是在解空間上進行窮舉搜索，不斷尋找最優(yōu)的解小規(guī)模的生產調度問題上，，該類方法的求解效果非，求解時間會呈指數級增加。當生產調度問題的規(guī)是不可能的。常用的精確求解方法有線性規(guī)劃、混松弛法以及動態(tài)規(guī)劃法等等。法，隨著生產調度問題規(guī)模的不斷增加，采用精確能的。目前，生產調度問題已經被證明為 NP-hard
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TS761.6

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 劉巍巍;馬雪麗;劉曉冰;;面向柔性作業(yè)車間調度問題的改進變鄰域搜索算法[J];計算機應用與軟件;2015年04期

2 李明輝;孟憲坤;;采用輪盤賭法的造紙企業(yè)生產調度排產模型的優(yōu)化設計[J];陜西科技大學學報(自然科學版);2012年02期

相關博士學位論文 前1條

1 周艷平;基于博弈理論的多目標生產調度問題研究[D];華東理工大學;2013年

本文編號：2604063