基于批量分割的虚拟单元内约束资源动态调度问题研究

摘要

虚拟单元制造系统是在成组技术、传统制造单元以及动态单元发展的基础上逐渐形成的一种先进生产制造技术。该制造系统不仅能够灵活适应目前的市场需求，还能够为生产企业节约成本、提高生产效率，其基本思想是在生产车间中不需要改变生产设备资源的物理位置，逻辑上形成完成相关产品生产的虚拟生产单元，该单元中的剩余生产资源可以被其它零件使用，并且一旦任务完成单元内的资源即可被释放用于其它零部件的生产。但是，有关虚拟单元内约束资源调度问题的研究还不够完善，多数虚拟单元调度问题研究忽略了批量分割的方法，因此本文在现有研究的基础上对虚拟单元内瓶颈资源的批量分割及动态调度问题进行了详细的研究。
　　在其他学者研究的基础上，本文的内容主要分为两个方面：首先，为了能够更好的解决虚拟单元动态调度中的批量分割问题，实现瓶颈资源的最大化利用，本文研究了瓶颈设备资源上批量大小的确定，在强调瓶颈设备生产量和提前期重要性的基础上，提出了基于批量大小算法的线性搜索方法，同时决定生产率和批量大小，并给出了多产品生产的数值例子来显示该算法的工作效率。说明在虚拟单元中使用批量分割方法，对于瓶颈资源上批量大小的确定是非常重要的。在这一研究基础上，本文进一步研究了基于批量分割方法的多阶段动态调度问题，分别考虑了设备成组、批量分割、瓶颈设备资源以及生产过程中的设备利用率，调整时间等多种影响因素下的动态调度问题。考虑虚拟单元的运输特点，选择最优生产运输路线，设计了相关约束调度模型，使用基于约束规划和离散粒子群算法的混合算法进行解决，最终实现了在交货周期内降低总生产成本的目标，取得了满意的结果。
　　为了验证本文所提出的调度方法在实际制造业生产中的适用情况，本文详细介绍了某船舶制造有限公司和含有具体生产问题的管理基本情况，然后将本文提出的相关虚拟单元调度方法应用到该船厂的舾装管子加工生产车间中去，并提出了有关虚拟单元调度问题的改进方案，通过对比结果显示，本文提出的解决办法较其他方法更具有可行性和解决优势。

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第1章绪论

1. 1选题背景及研究意义

1. 2虚拟单元调度问题研究综述

1. 3研究内容、技术路线及创新点

1. 4本章小结

第2章理论基础

2. 1虚拟单元制造系统概述

2. 2虚拟单元调度的相关原理

2. 3瓶颈资源的相关原理

2. 4本章小结

第3章虚拟单元内瓶颈设备批量大小问题研究

3. 1排队论的基本方法与理论

3. 2虚拟单元动态调度中确定批量大小的重要性

3. 3虚拟单元内多产品批量大小模型研究

3. 4算例研究

3. 5本章小结

第4章 虚拟单元内约束资源与批量分割的调度问题研究

4. 1虚拟单元动态调度的基本原则

4. 2虚拟单元中批量分割方法概述

4. 3基于约束规划及离散粒子群算法的混合算法简介

4. 4虚拟单元内约束资源的多阶段动态调度模型建立

4. 5算例研究

4. 6本章小结

第5章案例分析

5. 1案例应用企业的基本情况

5. 2案例应用的基本资料

5. 3应用结果与分析

5. 4本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢