基于非合作博弈模型的生产调度方法研究

论文摘要

生产调度问题是一类NP-hard问题且研究年代久远，生产调度的目的是找到最佳调度方案，使生产或加工的具体过程符合特定目标函数的需求，如缩短完工时间，减少流水作业时间，降低加工成本或者确保交货期等等。对于两类生产调度问题——作业车间调度和流水车间调度，如何处理好加工任务或生产资源的竞争关系，能够有效提高加工效率。此外，如何有效降低生产成本也是企业考虑的核心问题。本文基于博弈论对生产调度中出现的具体问题进行了深入研究。首先把加工及生产过程中的机器表示成非合作博弈模型的局中人，把不同的加工方案表示成策略集，把加工机器的实际流水时间用收益函数来表示，因此，求解两类生产调度问题最优解的过程便转化成了如何求解非合作博弈模型纳什均衡点。针对非合作博弈模型中起主导作用的策略集，首先定量分析了不同优先规则单独处理两类问题时的特点，随后又对本文选取的优先规则适合作为非合作博弈模型策略优化方案的原因进行了讨论，最后结合构造性算法与智能算法，通过神经网络优化可行策略集，给每台加工机器分配恰当的优先规则来使得收益函数最大，缩短流水时间并降低成本。最后，用本文提出的模型与整数线性神经网络进行了关于解决作业车间问题的实验对比，说明本文方法中神经网络结构性能的提高。随后又对比了蚁群算法，用不同规模问题测试了两种方法的性能，说明本文方法对于求解生产调度问题的有效性。探讨了神经网络求解组合优化问题时局部最小值出现的原因，结合遗传算法对网络的权值及结构进行了优化，通过数据及实验得到了具有稳定修正率的网络。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的与意义
• 1.2 生产调度问题描述
• 1.3 生产调度问题的分类与特点
• 1.3.1 生产调度问题的分类
• 1.3.2 生产调度问题的特点
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 精确算法
• 1.4.2 近似算法
• 1.4.3 博弈论在生产调度中的应用
• 1.5 本文的主要内容和组织结构
• 1.5.1 本文的主要研究内容
• 1.5.2 本文的组织结构
• 第二章 非合作博弈模型及优先规则
• 2.1 博弈论和博弈模型
• 2.1.1 博弈论的定义
• 2.1.2 博弈论模型
• 2.2 面向任务调度的博弈
• 2.3 优先分配规则与策略集
• 2.3.1 基于单独优先规则的生产调度
• 2.4 本章小结
• 第三章 神经网络处理生产调度问题的方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 人工神经网络的特点及分类
• 3.2.1 人工神经网络的特点
• 3.2.2 人工神经网络的分类
• 3.3 BP 神经网络处理流水车间调度问题
• 3.3.1 生产调度问题的一般性描述
• 3.3.2 BP 神经网络结构及算法实现
• 3.3.3 BP 神经网络的一般性实例分析
• 3.4 基于 Hopfield 神经网络解决 JSSP
• 3.4.1 Hopfield 的原理及结构
• 3.4.2 Hopfield 神经网络处理 JSSP 实例分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于非合作博弈模型的生产调度实例分析
• 4.1 问题定义
• 4.2 非合作博弈模型处理作业车间调度问题
• 4.2.1 作业车间调度的非合作博弈模型结构（JSSNG）
• 4.2.2 BP 神经网络处理作业车间调度策略集
• 4.2.3 纳什均衡点获得
• 4.2.4 实例研究与分析
• 4.3 非合作博弈模型处理流水车间调度问题
• 4.3.1 流水车间调度的非合作博弈模型结构（FSSNG）
• 4.3.2 实例研究与分析
• 4.4 遗传算法对神经网络结构修正
• 4.4.1 遗传算法优化神经网络权值过程
• 4.4.2 遗传算法对神经网络权值优化过程
• 4.4.3 遗传算法优化后 JSSNG 处理作业车间调度问题
• 4.5 FSSNG 在实际生产环境中的应用
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的主要成果
• 5.2 待解决问题
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文