本文關(guān)鍵詞：單件小批MES動態(tài)作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化算法的研究

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【摘要】：制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是計劃管理層和工業(yè)控制層之間的車間層生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時信息系統(tǒng),主要解決車間生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行問題。就當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢來看,中小型企業(yè)的主要生產(chǎn)方式集中于單件小批生產(chǎn),如何將單件小批生產(chǎn)與MES系統(tǒng)相結(jié)合,也是目前研究的一大熱點(diǎn)。MES對企業(yè)生產(chǎn)的高效性、產(chǎn)品的高質(zhì)量、低消耗起著重要的作用,在單間小批MES中,作業(yè)計劃與調(diào)度是主導(dǎo)MES內(nèi)部過程,將MES與外部系統(tǒng)連接的中心,MES技術(shù)核心的先進(jìn)性通過作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化來呈現(xiàn),因此MES作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化一直是制造系統(tǒng)調(diào)度、規(guī)劃與管理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。但由于作業(yè)計劃與調(diào)度存在生產(chǎn)負(fù)荷平衡復(fù)雜、作業(yè)計劃估算困難、作業(yè)調(diào)度控制復(fù)雜等問題,給實(shí)際生產(chǎn)帶來巨大的困難和挑戰(zhàn)。本文針對單件小批MES環(huán)境下的作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化的特殊性需求,對單件小批MES動態(tài)作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化算法展開研究,構(gòu)造一個實(shí)用性強(qiáng)的單件小批MES作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng),通過提高動態(tài)作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化的智能性、敏捷性、魯棒性和柔性來提高它的實(shí)用性。首先,針對單件小批MES生產(chǎn)加工過程中存在突發(fā)事件因素的特點(diǎn),以最小化最大完工時間為調(diào)度目標(biāo),提出一種求解單目標(biāo)作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化問題的分布式粒子群優(yōu)化算法。該算法采用分布式方法解決問題的思想,建立兩個Multi-Agent粒子群優(yōu)化模型,解決了傳統(tǒng)的粒子群優(yōu)化算法在應(yīng)對突發(fā)事件時不能實(shí)時做出決策的問題。用標(biāo)準(zhǔn)算例對分布式粒子群算法進(jìn)行了驗(yàn)證,并與傳統(tǒng)算法進(jìn)行了比較,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明該算法能有效解決作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化問題,也驗(yàn)證了Multi-Agent粒子群優(yōu)化模型的合理性。其次,針對單件小批MES生產(chǎn)加工過程中,工件由于機(jī)器故障、加工任務(wù)臨時變動及其他動態(tài)事件的發(fā)生會終止加工,這就需要對工件進(jìn)行再調(diào)度,以效率和穩(wěn)定性為目標(biāo)作為調(diào)度的衡量標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建了多目標(biāo)動態(tài)調(diào)度數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)上述模型,在考慮多目標(biāo)約束前提下,將遺傳算法與混合型調(diào)度策略相結(jié)合,提出動態(tài)調(diào)度算法,方便實(shí)時對終止加工的工件進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,以提高車間對突發(fā)事件的反應(yīng)能力及調(diào)度質(zhì)量。利用數(shù)值實(shí)驗(yàn)對所提出的動態(tài)調(diào)度算法的性能和效率進(jìn)行評估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對于求解小規(guī)模問題本文算法能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)解,對于求解中規(guī)模問題本文算法能夠?qū)崿F(xiàn)近似最優(yōu)解。最后,針對某公司中單件小批工件制造情況,開發(fā)一個單件小批MES動態(tài)作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)作業(yè)監(jiān)控與動態(tài)作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化有機(jī)聯(lián)系的計劃、控制和調(diào)節(jié)的閉環(huán)體系結(jié)構(gòu),并結(jié)合作業(yè)計劃與調(diào)度的實(shí)際問題,對單件小批MES動態(tài)作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化方法進(jìn)行了實(shí)例研究。
【關(guān)鍵詞】：單件小批 制造執(zhí)行系統(tǒng) 動態(tài)作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化 分布式粒子群優(yōu)化算法 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB497;TP18
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 課題來源及研究背景12-13
• 1.1.1 課題來源12
• 1.1.2 研究背景12-13
• 1.2 研究目的及意義13-14
• 1.2.1 研究目的13
• 1.2.2 研究意義13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 MES的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 作業(yè)計劃與調(diào)度問題的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 現(xiàn)狀總結(jié)及發(fā)展趨勢16-18
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 論文相關(guān)理論基礎(chǔ)19-26
• 2.1 單件小批概述19-21
• 2.1.1 單件小批生產(chǎn)特點(diǎn)19-20
• 2.1.2 單件小批生產(chǎn)需求分析20-21
• 2.2 單件小批MES概述21-23
• 2.2.1 單件小批MES體系結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.2 單件小批MES的應(yīng)用特點(diǎn)22-23
• 2.3 動態(tài)作業(yè)計劃調(diào)度概述23-25
• 2.3.1 動態(tài)調(diào)度問題描述23-24
• 2.3.2 動態(tài)事件的分類24-25
• 2.3.3 動態(tài)作業(yè)計劃調(diào)度分類25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 單件小批MES作業(yè)計劃與調(diào)度優(yōu)化算法26-38
• 3.1 單件小批MES作業(yè)車間調(diào)度26-27
• 3.1.1 問題描述26
• 3.1.2 約束26-27
• 3.2 粒子群優(yōu)化算法27-29
• 3.2.1 方法描述27
• 3.2.2 種群初始化27-28
• 3.2.3 粒子編碼28
• 3.2.4 目標(biāo)函數(shù)28
• 3.2.5 參數(shù)選擇28-29
• 3.2.6 算法描述29
• 3.3 Multi-Agent系統(tǒng)的分布式方法29-32
• 3.3.1 第一個Multi-Agent PSO模型29-31
• 3.3.2 第二個Multi-Agent PSO模型31-32
• 3.3.3 遷移策略32
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果32-37
• 3.4.1 Kacem實(shí)例32-36
• 3.4.2 Bandimarte實(shí)例36-37
• 3.4.3 分布式方法37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 單件小批MES多目標(biāo)動態(tài)調(diào)度算法38-58
• 4.1 動態(tài)調(diào)度問題研究38-41
• 4.1.1 動態(tài)調(diào)度策略38-39
• 4.1.2 動態(tài)事件的處理39-41
• 4.2 多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型41-45
• 4.3 動態(tài)調(diào)度實(shí)例45-49
• 4.4 考慮效率和穩(wěn)定性的遺傳優(yōu)化算法49-54
• 4.4.1 種群初始化50-51
• 4.4.2 向量表示51-52
• 4.4.3 交叉、變異、選擇操作52-53
• 4.4.4 求值53
• 4.4.5 終止規(guī)則53
• 4.4.6 算法描述53-54
• 4.5 動態(tài)調(diào)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析54-57
• 4.5.1 參數(shù)調(diào)整54-55
• 4.5.2 運(yùn)行結(jié)果55-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第5章 單件小批MES原型系統(tǒng)分析與設(shè)計58-66
• 5.1 單件小批MES調(diào)度系統(tǒng)58-61
• 5.1.1 系統(tǒng)功能需求58-59
• 5.1.2 系統(tǒng)軟件概述59-60
• 5.1.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)60-61
• 5.2 單件小批MES系統(tǒng)模塊61-62
• 5.3 單件小批MES調(diào)度實(shí)例62-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-74
• 致謝74

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1 劉琳;谷寒雨;席裕庚;;工件到達(dá)時間未知的動態(tài)車間滾動重調(diào)度[J];機(jī)械工程學(xué)報;2008年05期

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4 席裕庚,王長軍;控制、規(guī)劃和調(diào)度問題中的博弈論應(yīng)用[J];中國計量學(xué)院學(xué)報;2005年01期

5 徐群嶺;;基于免疫優(yōu)化的公交駕駛員調(diào)度問題[J];計算機(jī)工程;2010年24期

6 喻道遠(yuǎn);史登松;劉盛強(qiáng);張三強(qiáng);;帶模糊排序的移動瓶頸法求解不確定調(diào)度問題[J];機(jī)械制造;2011年02期

7 劉鵬;周曉曄;衣娜;;帶有減少線性惡化效應(yīng)的雙代理調(diào)度問題[J];系統(tǒng)工程學(xué)報;2011年03期

8 劉曉東;陳英武;龍運(yùn)軍;賀仁杰;李菊芳;;同型機(jī)在線調(diào)度問題研究進(jìn)展[J];計算機(jī)集成制造系統(tǒng);2012年03期

9 姚君遺，楊善林，左春榮;基于實(shí)例FMS的AGV調(diào)度數(shù)學(xué)模型與算法[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1995年01期

10 董平;機(jī)器調(diào)度問題及求解方法[J];物流技術(shù)與應(yīng)用;1997年01期

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1 李建更;涂凍生;馬海濤;;單機(jī)拖后時間總和問題交付期擾動時最優(yōu)調(diào)度不變范圍的一種求法[A];第十九屆中國控制會議論文集（一）[C];2000年

2 劉海龍;黃小原;;總的未完工費(fèi)用最小的多機(jī)調(diào)度問題[A];1995中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1995年

3 沈吟東;曾西洋;;公共交通駕駛員調(diào)度的復(fù)雜性及解決方法[A];’2004計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)交流會議論文集[C];2004年

4 李兵;蔣慰孫;;Job shop問題的建模及調(diào)度[A];1996中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1996年

5 王海星;申金升;;智能蟻群算法解決公交區(qū)域調(diào)度問題研究[A];2006年首屆ICT大會信息、知識、智能及其轉(zhuǎn)換理論第一次高峰論壇會議論文集[C];2006年

6 王成堯;汪定偉;;模糊加工時間的單機(jī)調(diào)度問題[A];1996中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1996年

7 齊向彤;涂奉生;;雙交付期E／T調(diào)度問題[A];1997年中國控制會議論文集[C];1997年

8 吳斌;方葉祥;崔志勇;;基于人工蜂群算法的越庫調(diào)度問題研究[A];第25屆中國控制與決策會議論文集[C];2013年

9 方濤;吳受章;;FMS的自適應(yīng)調(diào)度:結(jié)構(gòu)與算法研究[A];1992年中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1992年

10 劉興初;趙千川;鄭大鐘;;具有不同準(zhǔn)備時間和交付期的單機(jī)E／T調(diào)度問題研究[A];1998年中國控制會議論文集[C];1998年

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1 本報記者 賈科華;火電機(jī)組叫苦調(diào)度不合理[N];中國能源報;2012年

2 本報記者 高芳;牽住“牛鼻子” 巧解“推進(jìn)難”[N];湖南經(jīng)濟(jì)報;2008年

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1 郭鵬;具有分段惡化效應(yīng)生產(chǎn)過程的智能優(yōu)化調(diào)度研究[D];西南交通大學(xué);2014年

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8 楊磊;內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)容調(diào)度技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2015年

9 李亞志;流水制造單元調(diào)度智能優(yōu)化方法[D];東南大學(xué);2015年

10 丁寧;若干調(diào)度問題的算法研究[D];大連理工大學(xué);2016年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張亮;云計算環(huán)境下的資源調(diào)度技術(shù)的研究[D];江南大學(xué);2015年

2 馮卓鵬;重載運(yùn)輸卸車組織優(yōu)化研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 崔雪源;基于遺傳模擬退火算法的航班著陸調(diào)度問題[D];華中師范大學(xué);2015年

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5 張勇;帶拒絕和釋放時間的單機(jī)批調(diào)度問題[D];山東大學(xué);2015年

6 吳凡;基于粒子群優(yōu)化算法的風(fēng)電-火電機(jī)組組合調(diào)度研究[D];華北電力大學(xué);2015年

7 趙虎;MTO模式下的制造企業(yè)穩(wěn)健型調(diào)度問題研究[D];重慶理工大學(xué);2015年

8 吉佳紅;基于細(xì)菌覓食算法的改進(jìn)及應(yīng)用研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

9 周超;柔性作業(yè)車間批量問題研究[D];寧波大學(xué);2014年

10 趙興野;工序順序柔性作業(yè)車間描述與調(diào)度研究[D];大連理工大學(xué);2015年

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