基于Petri网和混合遗传算法的JSP优化调度

论文摘要

本文以带有控制器的Petri网和混合遗传算法为工具，对具有多工艺加工路径的生产车间调度问题进行研究。该算法不仅通过与其他学者提出的算法相比较，而且通过了标准算例的验证，证明了其正确性和优越性。针对受双资源制约的动态生产车间调度问题，提出并研究了新的调度策略和方法，并给出了最佳调度策略。本文的研究结果和内容可概括为以下的几个主要方面： 利用局部设计和Petri网简化技术提出了一种实现库所和变迁混合不等式约束Petri网反馈控制器的新方法，该方法计算简单无需搜索整个系统的状态空间，因此在计算效率上具有明显的优势，尤其是对规模较大的系统，其优势更加明显。 以带有控制器的Petri网为建模工具研究了单资源生产车间调度优化问题，应用了一种将遗传算法和模拟退火算法相结合的调度算法，将加工计划与生产调度同时考虑。通过仿真实验证明了其正确性和优越性。 在双资源静态调度问题的基础上，对于机床设备／工人受制约的动态调度问题进行了重点研究。对机床故障、工人离岗、定单取消等基于时间和任务进行分类，决定是否执行再调度。尤其重要的是提出了处理紧急工件的新方法，把剩余任务和紧急任务当成两个独立的任务分别处理，在紧急任务为最优调度的基础上选取剩余任务的最优调度，该方法不仅实现了总体最优，而且局部也是最优的。 最后，用Delphi开发了实用性的生产车间调度软件。以XML为数据存储方式，并以其作为对象兼数据交换的接口信息。

论文目录

• 声明
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车间调度
• 1.2.1 车间调度问题描述
• 1.2.2 车间调度问题分类
• 1.2.3 车间调度现状与优化方法
• 1.2.4 车间调度的发展趋势
• 1.3 遗传算法和Petri网在车间调度中的应用
• 1.3.1 遗传算法在车间调度中的应用
• 1.3.2 Petri网在车间调度中的应用
• 1.4 本文研究的意义和主要内容
• 第二章 Petri网
• 2.1 引言
• 2.2 Petri网的定义
• 2.3 Petri网的基本性质
• 2.3.1 活性与死锁
• 2.3.2 冲突
• 2.3.3 有界性与安全性
• 2.3.4 有限容量Petri网和抑制弧Petri网
• 2.3.5 不变量分析
• 2.4 小节
• 第三章 Petri网控制器的设计
• 3.1 引言
• 3.2 Petri网简化技术
• 3.3 控制器的设计
• 3.3.1 混合约束控制器的设计
• 3.3.2 带有抑制弧的控制器的设计
• 3.3.3 实例
• 3.3.3.1 例1
• 3.3.3.2 例2
• 3.3.3.3 例3
• 3.4 小节
• 第四章 混合遗传算法
• 4.1 遗传算法
• 4.1.1 遗传算法的基本概念
• 4.1.2 遗传算法的基本流程
• 4.1.3 遗传算法关键参数和操作的设计
• 4.2 模拟退火算法
• 4.2.1 物理退火过程和Metropolis准则
• 4.2.2 模拟退火算法的基本步骤
• 4.2.3 模拟退火算法关键参数和操作的设计
• 4.3 混合遗传算法
• 4.3.1 混合优化策略的构造出发点
• 4.3.2 GASA优化策略的流程和特点
• 4.4 GASA混合算法的设计
• 4.5 小节
• 第五章 JSP优化调度
• 5.1 引言
• 5.2 单资源车间调度
• 5.2.1 调度模型
• 5.2.2 Petri网模型
• 5.2.3 调度结果与分析
• 5.2.3.1 具有多工艺加工路线的静态调度
• 5.2.3.2 单工艺加工路线的静／动态调度
• 5.3 双资源车间调度
• 5.3.1 调度模型
• 5.3.2 Petri网模型
• 5.3.3 调度结果与分析
• 5.3.3.1 静态调度结果与分析
• 5.3.3.2 动态调度
• 5.4 多资源车间调度
• 5.5 小节
• 第六章 双资源动态调度
• 6.1 引言
• 6.2 机器故障
• 6.3 工人离岗
• 6.4 定单取消
• 6.5 紧急工件
• 6.6 小节
• 第七章 生产车间调度软件的实现和应用
• 7.1 引言
• 7.2 系统主要设计结构
• 7.3 系统特点及其主要技术要点
• 7.4 功能模块及其使用方法
• 7.4.1 调度数据输入、浏览、修改和删除
• 7.4.2 调度任务的设置和调度计算
• 7.4.3 调度结果的再处理、信息整合
• 7.4.4 调度结果的输出
• 7.5 小节
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 创新点摘要
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 作者简历