离散型制造企业的车间调度系统研究

摘要

随着市场竞争的加剧，企业生产正朝着多品种、小批量方向发展。在离散型企业尤其是机械行业，生产的产品品种多、批量小，生产组织工作复杂，特别是企业的生产作业计划安排工作难度很大，计划编制往往凭主观经验，计划的及时性、应变性差，导致产品生产周期长，在制品占用量大，机床利用效率低等，从而影响了多品种、小批量生产的经济效益。因此，研究离散型企业车间调度问题，不仅具有较大的理论意义，而且还有相当大的实用价值。 本文通过对离散型企业及其车间调度问题的详细分析和对调度理论进行深入的研究，提出了具有柔性加工路径的车间作业调度模型。这里的柔性是指设备安排的柔性，即工件的设备加工路径不是固定的和预先确定的，而是柔性的。系统采用遗传算法与启发式规则相结合的方法解决此类调度问题，具体方法是把这类问题的求解分解为两个优化本原问题的求解，一个是利用遗传算法为工序选择资源，一个是利用启发式规则决定机器上工序的加工次序和开始加工时间。 另外，系统充分考虑了生产中的不确定性因素，采用了周期性调度和再调度相结合的策略，扰动发生后，遗传算法能够根据动态数据库所提供的最新任务数据，快速产生新的优化方案。同时，为了提高系统的可视度和易读性，将虚拟现实技术应用其中，对调度系统中车间动态信息的实时监控做了初步的尝试。利用虚拟现实建模语言VRML实现了车间设备和车间布局简约模型的构建以及设备运行状态的表达。最终，开发了一个将静态计划和动态调度相结合，包括离线计划和动态调度的作业车间调度原型系统。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1离散型制造企业车间调度问题的提出

1.1.1离散型制造企业的定义

1.1.2离散型制造企业的特点

1.1.3离散型制造企业车间调度问题的提出

1.2车间调度理论研究

1.2.1车间调度问题描述

1.2.2车间调度的分类及特点

1.2.3车间调度的研究方法

1.2.4车间调度的研究趋势

1.3本文研究的意义和主要内容

1.4本章小结

第2章车间调度系统的关键技术研究

2.1车间调度模型建立

2.1.1生产计划层次结构

2.1.2车间调度计划制定

2.1.3车间调度模型要素

2.1.4车间调度问题描述

2.1.5车间调度的目标与约束

2.2车间调度中遗传算法的应用

2.2.1遗传算法概述

2.2.2用遗传算法求解柔性加工路径的车间调度问题

2.2.3算法设计

2.2.4遗传算法实现

2.2.5启发式规则

2.2.6仿真算例

2.3实时调度

2.3.1实时调度的意义与作用

2.3.2实时调度方法

2.3.3实时调度方案

2.4本章小结

第3章基于VRML的车间调度动态信息实时监控模块

3.1虚拟现实建模语言VRML的发展概况

3.2基于VRML的虚拟车间的组成

3.3基于VRML的虚拟车间的概念结构

3.4基于VRML的车间布局技术及设备运行状态的表达方法

3.4.1 VRML的工作原理

3.4.2模块化构造原理及基础模块的创建

3.4.3基于模块的快速布局方法

3.4.4浏览控制

3.4.5车间级设备运行状态信息的VRML表达方法

3.4.6设备级设备运行状态信息的VRML表达方法

3.5本章小结

第4章车间调度原型系统框架及功能介绍

4.1面向对象的车间调度系统建模

4.1.1调度系统的静态模型

4.1.2调度系统动态模型

4.2调度系统框架及模块设计

4.3调度系统的流程设计

4.4系统的资源构造模块

4.4.1功能设计

4.4.2数据结构设计

4.5生产任务输入模块

4.5.1功能设计

4.5.2数据结构设计

4.6离线计划模块

4.6.1功能设计

4.6.2算法流程设计

4.6.3数据结构设计

4.7实时运行监控模块

4.7.1功能设计

4.7.2数据结构设计

4.8本章小结

第5章软件实现

5.1开发环境

5.2软件层次结构

5.3软件功能模块简介

5.3.1基础信息设置模块

5.3.2调度任务输入模块

5.3.3离线计划模块

5.3.4计划结果输出模块

5.3.5计划结果执行模块

5.4本章小节

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果