生产过程中工作量规划的综合优化方法

论文摘要

随着全球化市场的形成、客户需求的个性化以及产品更新换代速度的加快,单纯的提高生产装置的控制水平,寻求局部最优的投入产出比,远远低于提高整体调度水平的投入产出比。企业要按照市场的要求,以定位产品,在准确的时间内,以准确的数量,生产出准确品种的合格产品,并尽量减少成本,这就要以控制、管理和系统的观点对生产过程工作量进行优化。各国的学者在这方面做了大量的工作,其中具有代表性的是法国波尔多第一大学LAP实验室所提出的生产过程的GRAI模型及其相关的方法。 本文在GRA工模型及其相关的方法的基础上,对生产系统中工作量规划的综合优化方法进行了进一步的研究,并提出相应的petri网和数学模型。根据模型性质,将模型分为线性静态模型、线性动态模型、非线性静态模型和非线性动态模型四类。 在线性模型中,分析了模型的约束条件、代价函数,从理论上推出其优化问题可转化为一个整数规划问题,再从整数矩阵角度推导出工作量规划的综合优化方法的表达式。在线性动态模型优化过程中,采用动态规划的思想,将线性动态模型分解为几个静态模型,利用算法求解一个实际的调度实例,验证了算法的有效性和应用价值。 在非线性模型中,首先提出变迁节点触发强度的概念,使petri网能够表达非线性模型,在此基础上,推出非线性模型的优化可转化为非线性(混合)整数规划问题。对非线性模型,结合问题提出了基于改进遗传算法的优化方法。通过分析petri网连接结构,改进遗传算法编码,从而缩小遗传算法的搜索空间;结合惩罚函数等传统方法使遗传算法能以较快的速率,较高的概率搜索至全局最优点。在动态系统中,结合多阶段问题的特点,提出动态系统遗传算法的微调方案。使用该遗传算法对非线性系统实例进行100次优化,取得较为满意的效果。 本文所建立的模型没有考虑在生产过程中出现的突变或事故等不可预料的随机因素,所作的生产计划没有涉及对干扰的纠正和抵抗能力。这是今后进一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及其意义
• 1.2 本文的研究内容
• 笫二章 生产调度问题研究
• 2.1 生产调度问题的定义
• 2.2 生产调度问题的分类
• 2.3 生产调度优化方法分类
• 2.3.1 传统方法
• 2.3.1.1 最优化方法
• 2.3.1.2 启发式搜索方法
• 2.3.1.3 系统仿真方法
• 2.3.2 智能方法
• 2.4 PETRl网在生产调度的应用
• 2.4.1 应用pecri网的建模
• 2.4.2 应用petri网控制和综合
• 2.4.3 petri网方法的局限性
• 第三章 PETRI网与调度问题
• 3.1 PETRI网的历史
• 3.2 基本PETRI网定义
• 3.3 PETRi网图
• 3.4 变迁的发射规则
• 3.5 PETRl网的特性
• 3.6 PETRl网的分析技术
• 3.6.1 关联矩阵和不变量
• 3.6.2 可达树分析方法
• 3.7 扩展PETRI网
• 第四章 离散制造线性优化方法
• 4.1 引言
• 4.2 生产制造的线性生产模型
• 4.2.1 静态线性生产模型的建立
• 4.2.2 静念线性生产的约束研究
• 4.2.3 静态线性生产的优化
• 4.2.4 优化实例
• 4.3 离散制造的多阶段生产模型及优化方法
• 4.3.1 动念模型的建立
• 4.3.2 动态态线性生产的约束研究
• 4.3.2.1 工作量约束
• 4.3.2.2 产品输出约束
• 4.3.2.3 库存约束
• 4.3.3 生产量安排的优化规划
• 4.4 优化实例
• 4.5 本章小结
• 第五章 离散制造的非线性生产模型
• 5.1 引言
• 5.2 静态非线性模型
• 5.2.1 静态非线性模型的建立
• 5.2.2 基于遗传算法的求解方法
• 5.2.2.1 遗传算法起源和特点
• 5.2.2.2 基本遗传算法
• 5.2.2.3 petri网网几种典型的连接结构对遗传算法编码的影响
• 5.2.2.4 适应度函数的选择和约束的处理
• 5.2.3 遗传算法求解方法的改进
• 5.2.4 静态非线性模型优化实例
• 5.3 动态非线性生产量安排的优化规划
• 5.3.1 动态非线性模型的建立
• 5.3.2 动态态非线性生产的约束研究
• 5.3.3 代价函数
• 5.3.4 多阶段优化遗传优化
• 5.3.4.1 惩罚函数的确定
• 5.3.4.2 多阶段优化遗传算法的微调
• 5.3.4.3 优化实例
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历