分布式车间调度方法研究

论文摘要

分散网络化制造作为21世纪企业的先进制造模式,综合了JIT、并行工程、精良制造等多种先进制造模式的哲理,其目的是要以最低成本制造出顾客满意的产品。在这种模式下如何进行组织、管理和调度成为亟待解决的新课题。而车间调度是生产管理和控制中的重要部分,调度的任务是根据生产目标和约束,为每个加工对象确定具体的加工路线、时间、机器和操作等。优良的调度策略对于提高生产系统的最优性、提高经济效益有着极大的作用。本文针对分散网络化制造下分布式制造车间动态调度问题进行研究,分别针对常规的分布调度问题和多路径分布调度问题的不同特点,设计了改进遗传算法和显性基因遗传算法,并进行了仿真研究,得到满意结果。具体内容如下。首先,分析了分散网络化制造的特点及其对车间调度问题的要求,并从调度问题的求解难点及遗传算法的适应性等角度,指出目前遗传算法在求解制造调度问题中存在的问题。其次,分析了遗传算法解决生产调度问题的主要难点和关键环节,重点对遗传算子的设计、群体的初始化等遗传算法设计关键技术进行了详细讨论。再次,针对分布式调度问题,提出一种改进的遗传算法,它可以实现不同的调度目标,包括最小加工期,成本和加权多重标准等。为验证所提出算法的有效性,分别选择经典的调度问题和典型的分布式调度进行了仿真研究,得到满意结果。最后,针对多路径分布式调度问题,提出一种显性基因遗传算法,用显性基因来记录染色体中的重要基因,以便提高算法的搜索性能。对几个典型分布调度问题的仿真及与文献中其他算法的比较研究,证明了算法的优化能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.1.1 现代制造系统的发展趋势
• 1.1.2 分散网络化制造的内涵
• 1.1.3 分散网络化制造的基本特征
• 1.1.4 我国制造业发展现状分析
• 1.2 车间调度问题及其研究现状
• 1.2.1 调度问题及其特点
• 1.2.2 车间调度问题的研究现状
• 1.2.3 车间调度研究发展趋势
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 分布式车间调度问题分析
• 2.1 引言
• 2.2 分布车间调度问题分析
• 2.2.1 分布车间调度问题特征
• 2.2.2 几个基本概念
• 2.2.3 分布车间调度问题模型
• 2.3 分布车间调度的难点
• 2.4 小结
• 第三章 车间调度遗传算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 遗传算法设计的基本方法
• 3.2.1 编码问题
• 3.2.2 种群初始化问题
• 3.2.3 适配值函数的选择
• 3.2.4 交叉操作
• 3.2.5 变异操作
• 3.2.6 选择操作
• 3.2.7 算法终止条件
• 3.3 车间调度遗传算法设计的基本方法
• 3.3.1 编码问题
• 3.3.2 适配值函数的选择
• 3.3.3 交叉操作
• 3.3.4 变异操作
• 3.4 小结
• 第四章 分布车间调度遗传算法设计
• 4.1 引言
• 4.2 改进遗传算法设计
• 4.2.1 算法流程
• 4.2.2 编码设计
• 4.2.3 交叉设计
• 4.2.4 变异设计
• 4.2.5 染色体适配值函数设计
• 4.2.6 选择操作
• 4.3 仿真研究与分析
• 4.3.1 单车间调度仿真研究
• 4.3.2 分布式调度仿真研究
• 4.4 小结
• 第五章 多路径分布调度遗传算法设计
• 5.1 引言
• 5.2 显性基因遗传算法设计
• 5.2.1 编码设计
• 5.2.2 交叉设计
• 5.2.3 变异设计
• 5.2.4 保优策略
• 5.2.5 防止早熟和局部搜索
• 5.3 仿真研究
• 5.3.1 单车间柔性调度仿真研究
• 5.3.2 分布式柔性车间调度仿真研究
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢