差分进化算法在混流装配排序中的应用研究

论文摘要

车间调度对于制造企业提高生产效率、降低生产成本具有重要的作用,其核心是建立有效的调度模型并在此基础上实现调度优化。混流装配线是JIT管理模式下的柔性生产系统,可以按照客户的个性化需求以及产品的模块化设计,生产多品种小批量的产品。混流装配线的排序问题属于车间调度问题的一个分支,由于其强大的工程应用背景和优化求解的复杂性,长期受到制造领域和学术界的高度重视,混流装配线的排序问题的研究不但具有重要的理论价值而且具有实用意义,本文研究了智能制造系统的混流装配线排序问题,主要工作如下:首先,对在多品种小批量制造环境下的装配线优化问题进行了分析与建模,从生产负荷约束到物流平稳化约束的装配线排序;从单一目标混流装配线排序到多目标混流装配线排序,系统地研究了混流装配线的排序问题。这些混流装配线排序的最优化模型归纳或改进了文献中提出的模型,针对不同混流装配线生产具有很好的适应性,更加符合实际问题的约束。其次,对标准差分进化算法的基本思想和基本操作进行了详细的介绍,对差分进化算法的相关研究现状做了系统的总结。由于差分进化在很多领域得到应用,为了将差分进化算法应用到混流装配线排序问题,着重对标准差分进化算法的编码方式、控制参数的选择和进化策略进行了相应的分析,试验证明性能良好。然后,对不同目标、不同规模的一系列典型算例的数值仿真以及与其他算法的比较表明,所提差分进化算法同样能够有效解决离散空间的优化问题,也能够有效解决多目标优化问题,所得到的非劣解能够很好地逼近Pareto前沿,并具有很好的分散性,同时所提算法具有较高的搜索效率并对问题具有很好的适应性。论文结合企业实例,完成了制造执行系统中的作业计划子系统的设计,为开展车间作业计划工作提供了高效的作业平台。最后,对本文工作进行了总结并指出进一步的发展方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.2 调度问题国内外研究概况
• 1.3 全文的主要工作与组织结构
• 2 混流装配线排序问题分析与建模
• 2.1 引言
• 2.2 混流装配线排序问题描述
• 2.3 混流装配线排序问题分析
• 2.4 生产负荷相关调度数学模型
• 2.5 JIT 环境相关调度数学模型
• 2.6 本章小结
• 3 基于差分进化的混流装配排序优化算法
• 3.1 引言
• 3.2 标准差分进化算法
• 3.3 改进差分进化算法在混流装配线排序的应用
• 3.4 本章小结
• 4 系统实现与试验分析
• 4.1 引言
• 4.2 单目标试验分析
• 4.3 多目标试验分析
• 4.4 系统实现与应用
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献