面向单件小批MES的车间作业调度问题研究

摘要

制造执行系统(MES)是面向车间生产的管理信息系统,也是实现快捷制造、节约企业成本的基础。随着经济形势的转变,单件小批生产已成为现有中小型企业的主要生产方式,如何将MES系统应用到单件小批生产中,已是最具吸引力的研究热点之一。车间作业调度问题是MES的核心模块,其实质是一种资源约束、时间约束和工序约束等组合优化问题,研究及应用车间作业调度问题对于我国制造业提高管理水平,生产效率,以及实施先进制造战略等均有重要的意义。但是由于实际车间作业调度的动态不确定性和复杂性,给实际的研究及应用带来了很大挑战。
　　 首先,在研究分析传统MES体系结构的基础上,根据单件小批车间作业调度实际生产所面临的压力及困难,构建了单件小批制造执行系统的功能模型,对单件小批MES体系结构的功能模块进行了详细阐述。同时,从单件小批企业实际需求出发,研究了单件小批MES与企业资源计划、车间现场控制的信息集成。
　　 然后,在分析传统的车间作业调度问题的基础上,结合单件小批调度的约束条件,针对GA算法会发生进化缓慢或者早熟现象,将SA算法引入到交叉和变异操作,提出了遗传模拟退火调度算法——GASA混合调度算法,并给出算法数学模型、算法模型、算法流程。GA的并行抽样性可以将算法时间优化性能提高,而SA的控制准则可以控制结合后算法的收敛性,避免出现早熟现象。利用经典调度问题FT06,验证了GASA算法的正确性,并与传统GA算法进行比较,验证了GASA算法的高效性。
　　 最后,论文采用Java编程语言、JBuilder开发环境、B/S模式开发MES中的车间作业调度原型系统。在充分调研的基础上,构建了车间作业调度系统的数据库,并结合作业计划与调度的实际问题,对单件小批MES作业计划与调度优化方法进行了实例研究。