高速船智能推进系统综合优化设计技术研究

论文摘要

生产计划与调度系统是先进制造技术中的核心与最关键的部分,直接关系着企业的生产效率和成本,有效的计划与调度算法能较大地提高企业效益。调度问题本身是一个NP组合优化问题,难以用常规方法求解。目前,有关调度的研究主要集中在建模技术与算法方面,各种计算智能技术逐渐被引入到调度问题中。本文首先研究并建立车间调度数学模型,描述了其加工环境与调度指标,并应用遗传算法求解多目标静态调度问题。该算法采用基于工序的编码方式,考虑了机床与工艺路线的约束,并通过具体的实例仿真分析了其有效性。分析、研究了大型作业车间调度问题,根据大规模离散加工的生产特点,针对企业内不同部门对计划需求的层次关系,提出了计划主导型的生产管理体系,并结合船舶柴油机制造建立了能全面反映计划层次关系的理论模型,构造了整体框架。研究并提出了与相邻插入法相结合的新的实用启发式算法,用于解决受多资源约束,具有诸如紧急件插入、设备故障、工作日历变更等动态问题,且以关键设备的利用率最高和产品的加工周期最短为目标的大型作业车间调度问题,并设计开发了与其它制造系统集成的作业车间调度的原型系统。最后为船舶企业研制了大规模动态作业车间调度系统软件（HD-SFC）,通过企业的实际应用检验了上述模型与算法的有效性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究任务的提出、目的与来源
• 1.1.1 车间调度问题的定义
• 1.1.2 车间调度在企业生产中的重要性
• 1.1.3 研究目的与课题来源
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 车间调度研究综述
• 1.2.2 车间调度问题的特点
• 1.2.3 车间调度问题的分类
• 1.2.4 车间调度问题的算法研究
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 车间调度数学模型的建立
• 2.1 调度的计算复杂性
• 2.1.1 调度问题复杂性的基本概念
• 2.1.2 P,NP,NP-C,NP-Hard 问题
• 2.1.3 调度集间的关系
• 2.2 车间调度的数学描述
• 2.2.1 加工数据和特征描述
• 2.2.2 加工环境的描述
• 2.3 车间调度规则与性能指标
• 2.3.1 性能指标描述
• 2.3.2 调度规则
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于遗传算法的静态作业车间调度研究
• 3.1 遗传算法在车间调度中的应用概述
• 3.2 遗传算法的基本流程
• 3.2.1 编码方法
• 3.2.2 适应度函数
• 3.2.3 选择算子
• 3.2.4 交叉算子
• 3.2.5 变异算子
• 3.3 基于遗传算法的 JSSP 调度问题描述
• 3.4 作业车间调度问题的遗传算法
• 3.4.1 遗传基因编码
• 3.4.2 染色体解码及其算法
• 3.4.3 种群初始化
• 3.4.4 适应度函数设计与计算
• 3.4.5 遗传操作
• 3.4.6 遗传中止
• 3.4.7 最佳调度解码
• 3.5 仿真实例与结论
• 3.6 本章小结
• 第四章 大规模动态作业车间调度的研究
• 4.1 大规模动态作业车间调度系统的设计思想
• 4.1.1 系统设计目标
• 4.1.2 系统的设计原则与特点
• 4.2 作业计划建模与算法实现
• 4.2.1 生产计划的层次结构
• 4.2.2 生产计划管理系统总体框架
• 4.2.3 分层网络计划建模
• 4.2.4 启发式作业车间调度建模
• 4.3 作业车间调度原型系统设计
• 4.3.1 系统的总体结构
• 4.3.2 系统的主要功能模块
• 4.3.3 功能需求与程序的关系
• 4.3.4 系统数据结构设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 大规模动态作业车间调度系统的开发与应用
• 5.1 系统开发软硬件环境
• 5.1.1 系统软件的开发环境
• 5.1.2 运行环境
• 5.2 作业调度操作过程流程
• 5.3 作业调度系统中的关键技术
• 5.3.1 系统初始化
• 5.3.2 任务添加与零件加工顺序生成
• 5.3.3 生产计划排序与工序处理
• 5.3.4 手工调度与数据安全
• 5.4 应用实例
• 5.4.1 新任务添加
• 5.4.2 组合件定义
• 5.4.3 工艺-设备关联与编辑
• 5.4.4 典型关联文件操作
• 5.4.5 开完工时间设定
• 5.4.6 生成零件加工顺序
• 5.4.7 排计划
• 5.4.8 计划仿真与手工调度
• 5.4.9 工序处理
• 5.4.10 统计与周期预测
• 5.4.11 应用效果
• 5.5 算法比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本论文的总结
• 6.2 进一步研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学位论文