本文關(guān)鍵詞： 工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度集成問(wèn)題 多因素 多層編碼結(jié)構(gòu) 三階段式解碼　出處：《西安理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度是制造系統(tǒng)中兩個(gè)重要組成部分。傳統(tǒng)制造中,二者往往以獨(dú)立、串行的模式運(yùn)行,導(dǎo)致工藝路線實(shí)時(shí)性差、資源利用不均衡、調(diào)度瓶頸多等問(wèn)題。在當(dāng)今多樣化的客戶需求及日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下,傳統(tǒng)制造模式難以適應(yīng)制造系統(tǒng)高效率、高柔性的生產(chǎn)要求。工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度集成,是解決這一問(wèn)題的有效途徑。本文針對(duì)單件及中小批量生產(chǎn)實(shí)際,依據(jù)多工藝、多約束、多目標(biāo)的思想所形成的擴(kuò)展生產(chǎn)過(guò)程,研究多種具有擴(kuò)展特性的工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度集成問(wèn)題(Integrated Process Planning and Scheduling,IPPS),具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。在對(duì)工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度基本功能分析的基礎(chǔ)上,提出了一種由訂單處理層、工藝規(guī)劃層、生產(chǎn)計(jì)劃層、調(diào)度層及生產(chǎn)實(shí)施層組成的工藝規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度集成制造系統(tǒng)運(yùn)行模式,對(duì)各個(gè)層次進(jìn)行了分析,對(duì)該模式的運(yùn)行流程進(jìn)行了討論,在此基礎(chǔ)上,建立了基本IPPS問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)擴(kuò)展型IPPS問(wèn)題的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種由工件層、加工設(shè)備層、加工方法層、工藝路線層等組成的多層通用編碼結(jié)構(gòu),針對(duì)單目標(biāo)擴(kuò)展型IPPS問(wèn)題,提出了一種基于多層編碼結(jié)構(gòu)的粒子群算法及遺傳算法,考慮到交貨期因素的特殊性,針對(duì)具有交貨期約束的IPPS問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種三階段式解碼方法;針對(duì)多目標(biāo)IPPS問(wèn)題,提出了一種基于多層編碼結(jié)構(gòu)的非支配排序遺傳算法-Ⅱ。將裝配環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)及加工環(huán)節(jié)作為調(diào)度優(yōu)化環(huán)節(jié),對(duì)裝配設(shè)備、運(yùn)輸工具及加工設(shè)備進(jìn)行選擇與調(diào)度,以成品完工時(shí)間最小為目標(biāo),建立了裝配、運(yùn)輸與加工一體化IPPS問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型,提出一種基于多層編碼結(jié)構(gòu)的粒子群算法,并通過(guò)實(shí)例對(duì)所建模型及算法進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)批量制造環(huán)境下的IPPS問(wèn)題,將物料需求(Bill of Material,BOM)融入到IPPS問(wèn)題中,以成品完工時(shí)間最小為目標(biāo),對(duì)考慮批量及BOM的IPPS問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,基于通用編碼結(jié)構(gòu),采用一種多層編碼結(jié)構(gòu)的粒子群算法對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行求解;此外,由于采用固定分批策略可能導(dǎo)致負(fù)載與設(shè)備能力間不均衡,因而,采用了一種柔性分批策略,對(duì)工件的批次數(shù)及批量進(jìn)行劃分,以最大完工時(shí)間(makespan)最小為目標(biāo),對(duì)考慮柔性分批策略的IPPS問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,提出一種基于多層編碼結(jié)構(gòu)的粒子群算法,并通過(guò)實(shí)例對(duì)所建模型及算法進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)具有交貨期約束的IPPS問(wèn)題和考慮時(shí)間不確定的IPPS問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。針對(duì)具有交貨期約束的IPPS問(wèn)題,考慮到交貨期因素的特殊性,提出一種由前插式主動(dòng)解碼、逆向主動(dòng)解碼及修正操作所組成的三階段式解碼方法,并采用一種基于多層編碼結(jié)構(gòu)及三階段式解碼的遺傳算法進(jìn)行問(wèn)題求解;針對(duì)考慮時(shí)間不確定的IPPS問(wèn)題,以三角模糊數(shù)(Triangular Fuzzy Number,TFN)表示不確定的加工時(shí)間,采用一種基于多層編碼結(jié)構(gòu)的遺傳算法對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行求解。最后,通過(guò)實(shí)例對(duì)上述模型及算法進(jìn)行了驗(yàn)證,從而解決了基本IPPS問(wèn)題過(guò)于理想,難以適應(yīng)復(fù)雜工程實(shí)際的問(wèn)題。對(duì)考慮多目標(biāo)優(yōu)化的IPPS問(wèn)題進(jìn)行了研究,以最大完工時(shí)間最小、加工成本最小、設(shè)備最大負(fù)載最小為目標(biāo),建立了多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,提出一種基于多層編碼結(jié)構(gòu)的非支配排序遺傳算法-Ⅱ,通過(guò)實(shí)例,對(duì)所建模型及算法進(jìn)行了驗(yàn)證。
[Abstract]:This paper presents a multi - layer general coding structure consisting of work layer , process planning layer , production planning layer , scheduling layer and production implementation layer , which is based on multi - process , multi - constraint and multi - objective thought . In this paper , the problem of IPPS based on multi - layer coding structure is studied in this paper , which is based on multi - layer coding structure and three - stage decoding algorithm .

【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP18;TB497

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