柔性自动化制造车间的生产调度系统的开发与应用

摘要

随着科学技术发展、市场竞争的激烈、客户需求的多样化，多品种小批量柔性生产正在成为制造系统的主要模式，产品质量、生产能力、交货周期、生产成本等的制造矛盾越来越突出，传统的生产调度方法已不能适应现代化企业的柔性、高效、自动化生产目标。
　　本论文针对柔性自动化车间生产调度问题开展了研究，论文的主要研究工作和成果包括:
　　1)针对工序多设备的柔性调度问题，提出了采用蚁群-遗传混合方法，构建了基于蚁群算法的多目标、工序多设备优化选择算法，以及基于遗传算法的多目标作业调度算法，采用了不同的分层策略，实现了两种蚁群-遗传混合算法。两种算法在解决缩短完工时间和设备负荷均衡问题各有优势。通过对现有案例的测试，以及与目前所能获得的优化解进行比较，验证了本研究成果的有效性，论文以企业的实际生产数据为对象，对所提方法进行了可行性测试。
　　2)根据企业实际生产中工序转换需要使用行车等公共资源的调度问题，提出了基于调度序列的公共资源优化设计方法，解决了使用行车的资源优化分配及其动态路径规划问题，测试结果验证了算法的可行性。实现最短的总完工时间目标。
　　3)研究了紧急任务插入、重要工件工序返修问题，设计了部分右重移调度策略，构建了动态调度算法，可以最大限度地抑制插入紧急任务后对正在执行的调度计划造成的损失。论文对以上算法进行了可行性测试，验证了算法的有效性。
　　4)研制了柔性自动化车间生产调度系统的关键模块，以企业实际工程环境为例，进行了生产作业优化目标工程应用案例的测试。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 柔性作业调度研究现状

1．3 大型公共设备调度研究现状

1．4 动态调度研究现状

1．5 研究目标

1．6 论文结构及主要研究内容

第二章 柔性自动化车间生产调度系统的设计

2．1 需求分析

2．2 主要功能模块的规划

2．3 软件环境的选择

2．3．1 系统开发工具的选择

2．3．2 C#与matlab接口的研究与实现

2．4 数据库设计

2．4．1 E-R关系图建立

2．4．2 数据表结构设计

2．5 本章小结

第三章 柔性作业调度模块的关键算法研究

3．1 柔性作业调度问题的描述与建模

3．1．1 问题描述

3．1．2 基本变量的定义

3．1．3 优化目标及其数学模型

3．2 工序多设备选择调度关键算法研究

3．2．1 工序多设备选择调度算法结构设计

3．2．2 蚁群算法设计

3．3 工序多设备选择调度算法流程

3．3．1 工序多设备选择调度算法流程图

3．3．2 工序多设备选择调度算法具体流程

3．4 本章小结

第四章 大型公共设备优化模块的关键算法研究

4．1 大型公共设备调度问题的描述与模型

4．1．1 问题描述

4．1．2 基本变量的定义

4．1．3 优化目标

4．2 大型公共设备调度问题关键算法研究

4．2．1 遗传算法

4．2．2 车间布局的数学描述

4．2．3 工件信息数学描述

4．2．4 大型公共设备行走路径与行走时长计算

4．2．5 大型公共设备动态路径规划策略

4．3 大型公共设备调度问题算法流程

4．3．1 大型公共设备调度问题算法流程图

4．3．2 大型公共设备调度问题算法具体流程

4．4 本章小结

第五章 动态调度模块算法研究

5．1 动态调度问题分析

5．2 动态调度问题的描述与模型

5．2．1 问题描述

5．2．2 基本变量的定义

5．2．3 优化目标

5．3 动态调度关键算法研究

5．3．1 动态调度策略

5．3．2 动态调度算法流程图

5．3．3 动态调度算法流程

5．4 本章小结

第六章 柔性作业调度系统的开发与工程应用测试

6．1 柔性作业调度系统的开发

6．2 工序多设备选择调度测试及其结果分析

6．3 大型公共设备优化调度测试及其结果分析

6．4 动态调度测试及其结果分析

6．5 用户企业生产调度案例的工程应用测试及其结果分析

6．6 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 论文总结

7．2 课题展望

参考文献

致谢

附录1