M公司多加工路线柔性作业车间调度问题研究

摘要

制造产业是一个国家发展的支柱产业，制造业水平的高低是反应一个国家综合实力强弱的重要体现。信息技术、自动化技术以及互联网技术的快速发展推动制造产业朝着高度智能化、柔性化、集成化的方向发展。计算机制造集成技术被认为是当今世界制造技术革命的核心，同时也是增强国家竞争力的关键技术。通过将产品制造过程中孤立的子系统有机地结合起来，可有效满足市场多品种、小批量的需求，同时能够优化制造过程整体效益，实现更加集成化和智能化的制造模式。因此，本文将制造过程中工艺规划和车间调度两个子系统结合起来优化柔性作业车间的调度问题。 论文主要采用理论研究、案例研究和统计分析相结合的研究方式。首先详细论述了现阶段在解决柔性作业车间调度问题的基本理论和方法。然后，根据作业车间生产调度过程中工艺规划柔性的缺位，分析进一步提高车间调度问题优化结果的策略。最后，通过建立数学模型和实例验证证明该调度方法的有效性。本文所研究内容是以工件的柔性工艺规划为基础，在车间调度阶段，结合工件加工路线的柔性来优化车间调度问题，进一步提高柔性作业车间整体的生产效率为目的。本文研究内容以及本文所涉及的方法主要包括：1）采用IPPS问题的调度思想来解决多加工路线柔性作业车间调度问题；2）以工件的加工特征、加工方法、工艺路线、加工顺序以及机床分配为基础，设计了工序顺序柔性的表达方法，同时建立最大完工时间和设备负载最小的多目标集成优化模型；3）采用第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）来实现集成模型的求解，根据问题的复杂性，建立了一种五段式的编码方法，避免非可行解得产生。 本文最后根据建立的多路线柔性作业车间优化调度模型，选取了三个不同的工件进行实例验证，并采用NSGA-Ⅱ算法进行求解。将最终的优化结果与分阶段车间调度以及现阶段作业车间的实际调度方案进行对比和分析，验证多路径柔性作业车间调度模型的有效性。最后，总结全文，提出研究的不足和改进方向。

目录

1 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 传统柔性作业车间调度问题研究现状

1.2.2 工艺规划研究现状

1.2.3 IPPS问题研究现状

1.3 论文的研究内容与结构

1.3.1 研究内容

1.3.2技术路线

1.4 本章小结

2 多加工路线柔性作业车间调度问题理论基础

2.1 多路加工线车间调度问题与传统车间调度问题的区别

2.1.1 传统柔性作业车间调度问题

2.1.2 多加工路线柔性作业车间调度问题

2.1.3 两种类型车间调度问题的区别与联系

2.2 多路径柔性作业车间调度问题模型研究

2.2.1 非线性工艺规划集成调度模型

2.2.2 闭环式工艺规划集成调度模型

2.2.3 分布式工艺规划集成调度模型

2.3 工件加工路线柔性规划

2.4 本章小结

3M公司生产车间调度现状分析与模型构建

3.1 公司车间作业调度现状

3.2 多加工路线柔性作业车间调度策略

3.3 构建车间调度问题模型

3.3.1车间调度模型假设

3.3.2定义模型变量

3.3.3 确立车间调度目标函数

3.3.4数学模型满足的约束条件

3.4 本章小结

4 多加工路线柔性作业车间调度模型求解方法研究

4.1 NSGA-Ⅱ算法介绍

4.1.1 NSGA-Ⅱ算法特点

4.1.2 NSGA-Ⅱ算法基本流程

4.2 编码与解码设计

4.2.1编码设计

4.2.2解码设计

4.3 初始种群的选择以及设计车间调度适应度函数

4.3.1初始种群的选择

4.3.2适应度函数的设计

4.4 遗传算子

4.4.1 选择算子

4.4.2 交叉算子

4.4.3 变异算子

4.5 终止条件

4.6 本章小结

5M公司加工车间调度算例分析

5.1 编制作业车间待加工工件加工信息表

5.2传统作业车间调度方案

5.3多加工路径柔性作业车间调度优化结果

5.4 对比分析两种模型优化方案

6总结与展望

6.1全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

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