基于遗传模拟退火算法的不确定条件下Job-Shop车间作业调度研究

论文摘要

随着市场多样化和个性化需求的发展,企业的生产方式日趋柔性化。为了提高企业的竞争能力,作业车间调度作为企业生产管理系统的核心已成为当下的研究热点。目前针对作业车间的研究大多都是在基于静态假设之下展开的,忽略了实际生产过程中的大量不确定因素和动态的离散干扰事件,理论与实际相悖。因此,研究作业车间不确定条件下的调度问题具有很强的理论意义和实际应用价值。本文从实际情况出发,充分考虑生产过程中的不确定因素和动态干扰事件,建立参数模糊化调度模型,并采用改进遗传模拟退火算法寻找最优调度方案。主要研究工作和结论如下：(1)针对作业车间复杂的特点,首先详细分析了生产过程中存在的不确定因素以及不确定因素的描述方法和调度模型建立方法。通过分析比较,采用模糊数对加工时间和交货期进行模糊处理,在动态调度策略的基础上,研究了作业车间不确定干扰事件的处理方法。(2)结合遗传算法和模拟退火算法的特点,设计了遗传模拟退火混合算法,针对作业车间的复杂性要求,对算法的编码解码、交叉变异算子以及保优策略等方面进行了改进。(3)建立了作业车间多目标不确定性参数调度模型,运用遗传模拟退火算法对该模型进行优化求解,获得了初始调度方案。然后在此基础上,采用动态调度策略对紧急插单、机器故障、工件取消和交货期变更等不确定干扰事件进行研究,通过算例比较,验证了模型的有效性和可行性。(4)对BSPT公司CSB生产车间进行实证研究,建立了不确定参数化的动态调度模型,研究结果表明模型和算法能够较好地应用到企业实际车间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究目的和意义
• 1.2 课题研究现状
• 1.2.1 传统作业车间调度问题研究现状
• 1.2.2 不确定作业车间调度问题研究现状
• 1.3 研究内容和技术路线
• 1.3.1 研究的内容
• 1.3.2 本文的技术路线
• 第2章 遗传模拟退火算法以及模糊数相关理论研究
• 2.1 遗传算法
• 2.1.1 遗传算法的产生与发展
• 2.1.2 遗传算法的基本原理及优缺点
• 2.1.3 作业车间调度遗传算法的设计流程
• 2.2 模拟退火算法
• 2.2.1 模拟退火算法的基本思想
• 2.2.2 标准模拟退火算法设计基本步骤
• 2.2.3 模拟退火算法的优缺点
• 2.3 GASA混合算法
• 2.3.1 设计GASA算法的出发点
• 2.3.2 遗传模拟退火算法的优点
• 2.4 模糊理论
• 2.4.1 模糊数
• 2.4.2 模糊数的基本运算与比较
• 2.5 本章小结
• 第3章 作业车间生产调度的不确定性因素分析
• 3.1 生产调度过程描述与不确定因素
• 3.1.1 生产调度过程描述
• 3.1.2 不确定因素的来源与分类
• 3.2 不确定性的描述方法以及相应不确定性调度模型
• 3.2.1 不确定性的描述方法
• 3.2.2 不确定性生产调度的模型
• 3.2.3 不确定性研究分析
• 3.3 不确定性参数模糊化研究
• 3.3.1 参数描述
• 3.3.2 参数模糊化
• 3.3.3 模糊化参数内在联系
• 3.4 动态调度问题研究
• 3.4.1 动态调度问题描述
• 3.4.2 动态调度方法
• 3.4.3 动态调度策略
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于遗传模拟退火算法的不确定作业车间调度建模
• 4.1 作业车间不确定性调度问题描述
• 4.1.1 不确定调度系统描述
• 4.1.2 不确定调度系统数学描述
• 4.2 多目标优化问题研究
• 4.2.1 多目标优化问题阐述
• 4.2.2 多目标优化策略
• 4.2.3 多目标优化模型
• 4.3 改进遗传模拟退火算法设计
• 4.3.1 编码与解码
• 4.3.2 适应度函数的设计
• 4.3.3 遗传算子的操作
• 4.3.4 最优解实时存储器设计
• 4.3.5 算法参数设置
• 4.3.6 遗传模拟退火算法的流程
• 4.3.7 算法验证
• 4.4 不确定性调度算例仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 BSPT公司CSB车间调度实例研究
• 5.1 CSB车间生产状况概述
• 5.1.1 组织架构以及主要职能
• 5.1.2 车间生产状况分析
• 5.2 CSB车间产品生产工艺介绍与数据收集
• 5.2.1 产品及其生产工艺介绍
• 5.2.2 产品数据分析
• 5.3 CSB车间调度模型建立
• 5.3.1 调度模型
• 5.3.2 不确定事件描述
• 5.4 仿真平台与模型结构
• 5.4.1 系统开发平台
• 5.4.2 调度仿真系统模型结构
• 5.5 仿真界面设计
• 5.5.1 仿真输入界面设计
• 5.5.2 仿真运行界面设计
• 5.5.3 仿真输出界面设计
• 5.6 仿真模型实施结果与分析
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果