柔性流水类型模具热处理车间多目标动态调度

摘要

模具行业具有极高的产业重要性，模具生产水平的高低已经成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具热处理是模具制造的重要组成部分，其处理过程中显现出来的交货准时性差、制造能耗高、质量不稳定等因素使其成为影响模具行业快速健康发展的关键因素。因此，如何建立一套适合模具热处理特点的生产控制体系具有重要的现实意义。
　　本文以国内某大型模具生产企业为背景，研究一类两阶段非同等平行机柔性流水类型模具热处理车间动态调度问题。该问题以交货准时性、制造节能性、质量稳定性为优化目标，并且考虑到调度机器能力的非同等性、工件动态到达性、工件族不相容性、回火可重入性。围绕上述问题，从调度机制、优化目标以及求解算法方面展开讨论。
　　(1)建立了以模具交货准时性、制造节能性、质量稳定性为目标的模具热处理车间优化模型，通过做商和折衷规划模型最终把多目标优化转化为单一目标优化，并可通过权重系数自由调整各目标之间的权重。考虑到全局调度信息不明确以及任务动态到达，借鉴当前批调度领域流行的LAB(Look-ahead batch)策略建立事件触发的实时调度机制。
　　(2)在确定性重入回火条件下，构建了相应回火的调度机制，建立了一套事件触发的实时调度的启发式算法，并通过嵌入多层折衷规划模型对多目标进行有效协调。最终MATLAB仿真结果表明，所提算法与两种传统规则相比，具有优越性。
　　(3)在带随机重入和回火时间等待的条件下，针对其特点构建了相应的调度机制。对确定性重入回火调度算法进行扩展，建立了非同等平行机下带随机重入和回火时间等待的动态批调度算法。MATLAB仿真结果表明，所提算法与两种传统规则相比，具有优越性。
　　(4)分别从工件达到强度、工件交货期强度、额定装载量偏差率、预测时窗大小四个方面对本文所提算法进行了适应性分析。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源

1．2 选题背景及研究意义

1．2．1 国内模具行业背景

1．2．2 热处理生产管控水平制约了模具企业的准时交货率

1．2．3 加强热处理管控能力是提高模具质量和能源效率的有效途径

1．3 国内外研究现状

1．3．1 批调度研究的主要分类

1．3．2 柔性流水类型批调度研究现状

1．3．4 文献总结与问题分析

1．4 本文总体介绍

1．4．1 研究目标

1．4．2 主要研究内容

1．4．3 本文章节

1．5 本章小结

第二章 柔性流水类型模具热处理车间调度目标与调度机制

2．1 引言

2．2 非同等平行机flowshop类型模具热处理车间描述

2．2．1 模具热处理过程描述

2．2．2 模具热处理车间生产调度特点

2．2．3 模具热处理车间动态生产调度决策问题

2．3 基于多目标的调度优化模型

2．4 事件触发的实时调度机制

2．5 本章小结

第三章 基于多层折衷规划的多目标动态批调度算法

3．1 引言

3．2 LAB-EDIS算法

3．2．1 LAB拟淬火方案构建

3．2．2 EDD+MDR组}比规则

3．2．3 回火方案构建

3．2．4 单工件族内方案选优

3．2．5 全局热处理方案选优

3．3 算法有效性验证

3．3．1 仿真实验设计

3．3．2 调度规则对比及分析

3．4 本章小结

第四章 带随机重入与回火等待时间限制的多目标动态批调度算法

4．1 引言

4．2 带随机重入与回火等待限制的调度机制

4．3 带随机重入与回火等待时间限制的调度算法

4．3．1 算法主流程

4．3．2 回火排产方案构建及选优

4．4 算法有效性验证

4．4．1 仿真实验设计

4．4．2 仿真结果分析

4．5 本章小结

第五章 基于MATLAB仿真的算法适应性分析

5．1 引言

5．2 总体实验思路

5．3 工件到达强度影响分析

5．3．1 实验设计

5．3．2 仿真结果及调度特性分析

5．4 工件交货期强度影响分析

5．4．1 实验设计

5．4．2 仿真结果及调度特性分析

5．5 额定装载量偏差率分析

5．5．1 实验设计

5．5．2 仿真结果及调度特性分析

5．6 预测时窗大小影响分析

5．6．1 实验设计

5．6．2 仿真结果及调度特性分析

5．7 本章小结

结论与展望

研究结论

研究展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢