【摘要】：隨著市場(chǎng)需求的動(dòng)態(tài)多變,多品種、小批量的訂單式生產(chǎn)(Make-to-order manufacturing,MTO)已經(jīng)成為制造業(yè)發(fā)展的主流。虛擬單元生產(chǎn)系統(tǒng)(Virtual Cellular Manufacturing System,VCMS)(下文簡(jiǎn)稱虛擬單元)是從成組技術(shù)以及傳統(tǒng)單元制造基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)生產(chǎn)方式。當(dāng)前的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)交貨期短、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)的特征,采用虛擬單元生產(chǎn)方式能夠有效地提高生產(chǎn)制造柔性及敏捷性。而從目前的研究來(lái)看,對(duì)于虛擬單元?jiǎng)討B(tài)重構(gòu)與重調(diào)度問(wèn)題的研究都簡(jiǎn)化為靜態(tài)的重構(gòu)與重調(diào)度來(lái)處理,對(duì)于隨機(jī)動(dòng)態(tài)擾動(dòng)因素的影響考慮不足,這與實(shí)際生產(chǎn)明顯不符。因此,本文以新訂單隨機(jī)到達(dá)條件下對(duì)虛擬單元重構(gòu)與重調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)研究。在虛擬單元生產(chǎn)過(guò)程中,隨著新訂單的隨機(jī)到達(dá),原有的虛擬單元結(jié)構(gòu)可能已不適應(yīng)后期的加工需求,所以導(dǎo)致虛擬單元重構(gòu)的頻繁發(fā)生。針對(duì)此種擾動(dòng),本文提出將新訂單與時(shí)間窗口相結(jié)合的方式下對(duì)虛擬單元進(jìn)行重構(gòu)。若車間內(nèi)剩余機(jī)器設(shè)備的加工能力不能夠滿足新訂單的生產(chǎn)需求,則采用時(shí)間窗口凍結(jié)技術(shù)將新訂單進(jìn)行凍結(jié),在本期生產(chǎn)結(jié)束后,再將新訂單加入后期虛擬單元中進(jìn)行生產(chǎn)。后期的虛擬單元重構(gòu)不同于一般初始性的虛擬單元?jiǎng)討B(tài)重構(gòu),企業(yè)需要實(shí)現(xiàn)在已有虛擬單元構(gòu)建方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬單元的快速重構(gòu)。該重構(gòu)方案不僅僅要實(shí)現(xiàn)后續(xù)虛擬單元生產(chǎn)的高效運(yùn)行,而且還應(yīng)最大程度地繼承原有虛擬單元的配置形式。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上,提出了繼承性的虛擬單虛擬單元重構(gòu)方案以避免割裂式重構(gòu)帶來(lái)的影響。該重構(gòu)方法綜合考慮了虛擬單元重構(gòu)的高效性與穩(wěn)定性特征。其中高效性包含產(chǎn)品工藝相似性、跨單元次數(shù)、設(shè)備利用率、物流成本因素;穩(wěn)定性包含單元內(nèi)機(jī)器變動(dòng)因素。為了有效地求解模型,在相關(guān)算法研究基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于動(dòng)態(tài)層次分析的多目標(biāo)遺傳優(yōu)化算法;該算法通過(guò)隨機(jī)搜索Pareto優(yōu)化解集,實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的有效求解。若車間的剩余加工能力能夠滿足新訂單的生產(chǎn)需求,則采用訂單驅(qū)動(dòng)的重構(gòu)方式,在當(dāng)期利用剩余設(shè)備對(duì)到達(dá)的新訂單進(jìn)行初始性構(gòu)建。這樣既保證了對(duì)于生產(chǎn)加工過(guò)程中的事件性擾動(dòng)做到了實(shí)時(shí)響應(yīng),同時(shí)又維護(hù)了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與連續(xù)性。針對(duì)新訂單隨機(jī)到達(dá)下的虛擬單元重調(diào)度問(wèn)題,本文通過(guò)對(duì)新訂單到達(dá)時(shí)間進(jìn)行模擬,結(jié)合滾動(dòng)窗口技術(shù),在重調(diào)度混合驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上,提出根據(jù)訂單按時(shí)完工觸發(fā)器和機(jī)器空閑狀態(tài)觸發(fā)器來(lái)進(jìn)行重調(diào)度驅(qū)動(dòng)的決策判斷。同時(shí)根據(jù)機(jī)器的平均負(fù)荷來(lái)確定動(dòng)態(tài)滾動(dòng)窗口大小,將動(dòng)態(tài)隨機(jī)的調(diào)度周期劃分成連續(xù)靜態(tài)調(diào)度區(qū)間。并給出了考慮最大完工時(shí)間、加權(quán)總拖期、初始調(diào)度偏離度最小為目標(biāo)的非線性多目標(biāo)0-1整數(shù)規(guī)劃模型,設(shè)計(jì)了多目標(biāo)離散粒子群算法求解該模型。為了驗(yàn)證本文所提出新訂單隨機(jī)到達(dá)下虛擬單元繼承性重構(gòu)與基于滾動(dòng)窗口技術(shù)重調(diào)度方法的有效性。本文在對(duì)HDZH船廠的機(jī)加工車間生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,將本文所提出的方案應(yīng)用到機(jī)加工車間的實(shí)際生產(chǎn)中。在新任務(wù)隨機(jī)到達(dá)的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)環(huán)境下,將企業(yè)當(dāng)前所采用的生產(chǎn)方式與虛擬單元生產(chǎn)方式的進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明了本文所提方法具有較高的可行性及有效性。
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圖片說(shuō)明：技術(shù)路線圖
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圖片說(shuō)明： 本節(jié)將從虛擬單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)度的基本概念、基本特征來(lái)進(jìn)行介紹，最后給出了單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)度的方法總結(jié)。 虛擬單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)度基本概念虛擬單元調(diào)度是指在虛擬單元構(gòu)建完成后，對(duì)虛擬單元內(nèi)和單元間所需加工行排產(chǎn)，，以及根據(jù)不同時(shí)刻資源的占用情況，對(duì)相應(yīng)設(shè)備上工序的操作時(shí)間時(shí)地調(diào)整的過(guò)程。而虛擬單元生產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)開(kāi)放的系統(tǒng)，會(huì)受到外部環(huán)境變化產(chǎn)生干擾，由于此種不確定性擾動(dòng)所導(dǎo)致不斷對(duì)虛擬單元原有調(diào)度的過(guò)程稱為動(dòng)態(tài)調(diào)度[76]。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)擾動(dòng)如：緊急訂機(jī)器故障、交貨期提前等，導(dǎo)致原有的調(diào)度計(jì)劃不能夠滿足后續(xù)的生產(chǎn)需求要在滿足時(shí)間、資源等約束條件下，通過(guò)對(duì)原有的調(diào)度計(jì)劃重新安排調(diào)整，實(shí)施過(guò)程，得到零件各工序開(kāi)始及結(jié)束加工時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品的制造產(chǎn)周期等系統(tǒng)目標(biāo)的最優(yōu)化。虛擬單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)度問(wèn)題的管理模型如圖 2.2 所
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP18;F274;F426.474

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2514321