本文關(guān)鍵詞：制造系統(tǒng)柔性資源調(diào)度問題及其優(yōu)化算法研究

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【摘要】：隨著先進(jìn)制造技術(shù)及其模式的不斷發(fā)展、市場需求的不斷多樣化以及工業(yè)化信息化的不斷融合和應(yīng)用,制造企業(yè)面臨著越來越大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。面對日益突出的資源多樣化、共享常態(tài)化、市場瞬態(tài)化、競爭白熱化的大制造環(huán)境,對各種制造系統(tǒng)內(nèi)的柔性資源進(jìn)行優(yōu)化配置調(diào)度將有利于資源共享利用率最大化,企業(yè)效益最大化。但是,隨著制造系統(tǒng)復(fù)雜性增加,以及柔性資源數(shù)量的擴(kuò)大,其優(yōu)化調(diào)度的復(fù)雜性和困難度也隨之快速增長。本文主要針對制造系統(tǒng)內(nèi)的兩大柔性資源調(diào)度問題：單企業(yè)內(nèi)的柔性作業(yè)車間資源優(yōu)化調(diào)度問題,以及多企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的柔性資源調(diào)度問題進(jìn)行研究,研究重點(diǎn)為調(diào)度問題求解算法的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)。首先介紹了制造系統(tǒng)及其柔性資源,并對單企業(yè)內(nèi)的柔性作業(yè)車間制造系統(tǒng)和多企業(yè)間的云制造和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的資源調(diào)度問題進(jìn)行分析和比較,明確了不同規(guī)模制造系統(tǒng)內(nèi)不同粒度的柔性資源調(diào)度問題的共性和差異。接著,針對國內(nèi)外研究最多的單企業(yè)內(nèi)的柔性作業(yè)車間調(diào)度問題(FJSP)進(jìn)行進(jìn)一步深化研究。通過對FJSP問題的描述、分析和建模,提出了基于混合遺傳算法的求解技術(shù)路線以及兩個主要的算法優(yōu)化方向——機(jī)器選擇初始解的產(chǎn)生辦法和局部搜索的鄰域搜索技術(shù)。在兩項(xiàng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,提出了基于極限加工時間的兩級遞階算法,以及基于擴(kuò)大空閑時間變鄰域搜索的混合遺傳算法。通過國際標(biāo)準(zhǔn)算例以及實(shí)際生產(chǎn)案例的測試計算,證明算法的可行性和有效性。最后,針對多企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)柔性資源調(diào)度問題(FNSP),分析了系統(tǒng)內(nèi)任務(wù)和資源的表達(dá)模式,使用邏輯制造單元和物理制造單元統(tǒng)一調(diào)度不同粒度、不同地域內(nèi)的制造任務(wù)和制造資源。綜合考慮網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的完工時間和制造成本兩大評價指標(biāo),用本文改進(jìn)后的混合遺傳算法求解多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問題,并通過算例求解驗(yàn)證模型和算法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：制造系統(tǒng) 柔性資源 優(yōu)化調(diào)度 柔性資源調(diào)度(FRSP) 柔性作業(yè)車間調(diào)度(FJSP) 網(wǎng)絡(luò)化柔性資源調(diào)度(FNSP)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP18
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 總論11-24
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 制造系統(tǒng)及其柔性資源12-14
• 1.2.1 制造系統(tǒng)12
• 1.2.2 制造資源及其資源粒度12-13
• 1.2.3 柔性制造資源13-14
• 1.3 柔性資源優(yōu)化調(diào)度問題(FRSP)14-18
• 1.3.1 柔性車間調(diào)度問題(FJSP)15
• 1.3.2 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)柔性資源調(diào)度問題(FNSP)15-17
• 1.3.3 兩類柔性資源調(diào)度問題的區(qū)別與共性17-18
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.4.1 柔性作業(yè)車間調(diào)度問題的求解研究18-20
• 1.4.2 網(wǎng)絡(luò)化制造柔性資源調(diào)度研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4.3 現(xiàn)有問題及研究空間21-22
• 1.5 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排22-24
• 2 柔性作業(yè)車間調(diào)度問題及其遺傳算法24-37
• 2.1 引言24
• 2.2 FJSP問題描述及建模24-27
• 2.2.1 FJSP問題描述24-25
• 2.2.2 FJSP數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.3 FJSP問題特征及解空間分析27-29
• 2.4 遺傳算法求解FJSP問題29-36
• 2.4.1 遺傳算法29-30
• 2.4.2 遺傳算法求解FJSP問題的技術(shù)路線30-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 3 基于優(yōu)先指數(shù)矩陣的FJSP機(jī)器初始方法37-54
• 3.1 引言37
• 3.2 機(jī)器選擇方法設(shè)計37-39
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及效果分析39-53
• 3.3.1 參數(shù)選擇39-43
• 3.3.2 初始機(jī)器鏈性能比較43-50
• 3.3.3 基于PIM的遺傳算法求解FJSP50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 4 基于極限加工時間的兩級遞階算法求解FJSP問題54-66
• 4.1 引言54
• 4.2 基于極限加工時間的機(jī)器選擇54-57
• 4.2.1 問題建模及求解54-55
• 4.2.2 機(jī)器選擇解池性能分析55-57
• 4.3 基于初始機(jī)器鏈解池的遺傳算子57
• 4.4 工序排序變鄰域搜索57-63
• 4.4.1 調(diào)度問題已有鄰域結(jié)構(gòu)分析58
• 4.4.2 變鄰域結(jié)構(gòu)設(shè)計58-62
• 4.4.3 兩級遞階算法62-63
• 4.5 實(shí)例應(yīng)用與結(jié)果分析63-64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 5 擴(kuò)大空閑時間變鄰域搜索的混合遺傳算法求解FJSP問題66-86
• 5.1 引言66
• 5.2 針對FJSP問題的鄰域設(shè)計66-67
• 5.2.1 已有的FJSP鄰域設(shè)計66
• 5.2.2 跨機(jī)器鄰域分析66-67
• 5.3 擴(kuò)大空閑時間的變鄰域結(jié)構(gòu)67-74
• 5.3.1 擴(kuò)大工序w的空閑時間68-69
• 5.3.2 擴(kuò)大工序組x,y的空閑時間69-72
• 5.3.3 更優(yōu)調(diào)度結(jié)果的實(shí)現(xiàn)72-73
• 5.3.4 第二工序v的重定位73
• 5.3.5 變鄰域結(jié)構(gòu)73-74
• 5.4 混合遺傳算法及其實(shí)現(xiàn)74-85
• 5.4.1 算法具體流程74
• 5.4.2 經(jīng)典算例測試及分析74-78
• 5.4.3 實(shí)際柔性資源調(diào)度問題應(yīng)用78-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 6 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)柔性資源優(yōu)化調(diào)度86-93
• 6.1 引言86
• 6.2 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)調(diào)度模式86-89
• 6.3 網(wǎng)絡(luò)化柔性資源調(diào)度問題描述及建模89-91
• 6.3.1 網(wǎng)絡(luò)化柔性資源調(diào)度問題描述89-90
• 6.3.2 網(wǎng)絡(luò)化柔性資源調(diào)度問題建模90-91
• 6.4 網(wǎng)絡(luò)化柔性資源調(diào)度問題求解91
• 6.5 實(shí)例應(yīng)用與分析91-92
• 6.6 本章小結(jié)92-93
• 7 全文總結(jié)與展望93-96
• 7.1 全文總結(jié)93-95
• 7.2 研究展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-102
• 附錄 部分標(biāo)準(zhǔn)算例求解結(jié)果甘特圖102-107
• 攻讀學(xué)位期間取得成果107

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本文編號：1116633