基于遗传算法的多工艺路线柔性调度研究

论文摘要

生产调度是制造企业生产管理的核心内容之一、是基于产品工艺路线,在考虑设备、材料、人员等资源约束及生产任务要求条件下,以相关优化指标为目标的任务排产过程。在众多生产领域,工件的工艺路线并不是单一的,而是具有很大的柔性。但是在以往对调度问题的大量研究中,生产调度只针对工件的单一路线进行调度,没有利用工件具有多条工艺路线的特点,事实上,工件工艺路线的优劣性在不同生产环境下是不同的。因此如果能够利用工件的工艺路线柔性,在调度时动态选择工艺路线,必将提高生产调度的柔性。本文对加工工件具有多条可选工艺路线的柔性调度进行了相关研究,主要研究工作包括以下三个方面:(1)对多工艺路线柔性调度问题进行数学建模,并在此基础上提出柔性调度框架及优化策略流程;将柔性调度过程分为两个关键步骤:工艺路线生成和多任务调度优化。(2)基于构成柔性工艺路线的三个方面:加工次序柔性、加工工艺柔性、工序柔性,提出表达柔性工艺路线的“三段表示法”;并以“三段表示法”为基础,设计了工艺路线动态生成策略。(3)设计了基于遗传算法的多工艺路线下柔性调度优化方法,根据多工艺路线下柔性调度工件工艺路线所包含的工序数会动态变化的特点,遗传算法采用具有很好适应能力的基于工序的编码方式。另外,在将染色体解码成调度方案时,考虑了工序之间存在并发性的情况,增大了调度算法的应用范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 问题的提出
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 多工艺路线柔性调度优化模型研究现状
• 1.3.2 生产调度方法研究现状
• 1.4 存在的主要问题分析
• 1.5 课题来源
• 1.6 论文内容安排
• 第二章 多工艺路线柔性调度框架
• 2.1 多工艺路线柔性调度问题描述
• 2.2 多工艺路线柔性调度问题建模
• 2.3 多工艺路线柔性调度优化
• 2.3.1 柔性调度框架
• 2.3.2 柔性调度算法流程
• 2.4 关键问题
• 2.4.1 工艺路线的动态生成
• 2.4.2 生产调度优化
• 2.5 本章小结
• 第三章 工艺路线生成方法研究
• 3.1 产品工艺路线柔性信息表示
• 3.2 工艺路线生成策略
• 3.3.1 相关概念及规则
• 3.3.2 产品工艺路线的表达策略
• 3.3.3 工艺路线生成方法
• 3.3.4 特征串约束调整方法
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于遗传算法的多工艺路线柔性调度算法设计
• 4.1 遗传算法简介
• 4.2 基于遗传算法的多工艺路线柔性调度优化流程
• 4.3 遗传算法设计
• 4.3.1 染色体编码
• 4.3.2 染色体解码
• 4.3.3 种群初始化
• 4.3.4 适应度函数
• 4.3.5 选择算子
• 4.3.6 交叉算子
• 4.3.7 变异算子
• 4.4 实验方案与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 原型系统实现及应用实例
• 5.1 应用背景
• 5.2 系统框架
• 5.3 原型系统实现与运行实例
• 5.4 本章小结
• 第六章 论文总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 论文工作展望
• 参考文献
• 硕士研究生在读期间完成的论文
• 硕士研究生在读期间参加的科研工作
• 硕士研究生在读期间获得荣誉