混合flowshop调度理论研究及其在炼钢连铸中的应用

摘要

"混合flowshop"(简称HFS)在当今的许多制造企业,如啤酒制造、玻璃生产、钢铁制造中经常遇到.该文对混合flowshop的最小化最大完成时间(C<,max>)问题和平均流时间(flowtime)问题,进行了深入而系统的研究,在总结现有方法的基础上,对一些方法进行了改进,还提出一些新的方法.该文的工作包括如下内容:1.对于大规模的工件调度问题,启发式算法能够快速而有效地获得较好的调度.2.对禁忌搜索理论求解HFS调度(最小化C<,max>问题)进行了研究.3.为解决HFS调度中的一些特殊问题,首先提出反向仿真的思想.对同时最小化C<,max>和平均flowtime的双目标调度问题,提出双向仿真的思想,前向仿真来最小化C<,max>,反向仿真最小化平均flowtime.4.提出HFS的柔性调度框架(FSCS).5.在该文的最后,阐述了上述理论在宝钢炼钢连铸生产调度中的应用.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1两级HFS调度问题

1.2 K级HFS(k≥3)调度问题

1.3 HFS的调度准则

1.4目前研究的HFS复杂性程度

1.5目前的HFS调度理论

1.6理论与应用之间的差距

1.7若干结论

1.8本文的研究内容和结构安排

第二章启发式算法求解HFS调度问题

2.1混合FLOWSHOP的混合整数规划模型

2.2 HFS的启发算法求解过程

2.3 HFS的MAKESPAN下界值算法

2.4目前求解混合FLOWSHOP调度的启发式算法

2.5基于参数空间搜索的启发式算法

2.5.1基于参数空间的搜索

2.5.2基于参数空间搜索的Palmer启发式算法(MPA)

2.5.3基于参数空间的搜索的RA启发式算法(MRA)

2.6基于两步法的NEH算法

2.7 FLOWSHOP调度的仿真数据

2.8混合FLOWSHOP调度的仿真数据

2.9回归分析研究启发式算法的效果

2.10算法复杂度

2.11组合式启发式算法

2.12小结

第三章禁忌搜索算法解决HFS的调度问题

3.1禁忌搜索算法

3.2简化的禁忌搜索方案(优先级规则和禁忌算法相结合)

3.2.1简化方案中的禁忌搜索算法

3.2.2仿真实例

3.3基于关键路径的变邻域禁忌搜索算法

3.3.1基于关键路径的变邻域禁忌搜索的关键技术

3.3.2基于缩减邻域的变邻域禁忌搜索算法

3.3.3仿真实例

3.4并行禁忌搜索算法求解HFS

3.5小结

第四章反向仿真在HFS调度中的应用

4.1静态生产调度中存在的问题

4.1.1常规的生产计划理论

4.1.2基于JIT和MRP理论的调度缺点

4.2反向仿真的定义及其特点

4.3反向仿真求解HFS调度

4.4双向仿真(前向/反向仿真)在HFS双目标调度的应用

4.4.1双向仿真理论

4.4.2仿真实例

4.5反向仿真在成组调度中的应用

4.5.1反向调度理论解决成组调度的缺点

4.5.2反向仿真技术解决成组调度

4.6反向仿真应用实例

4.6.1背景介绍

4.6.2基于反向仿真的炼钢连铸调度方法

4.7小结

第五章基于PETRI网和COM的HFS柔性仿真调度系统

5.1柔性HFS仿真调度系统框架

5.2 HFS系统的建模理论

5.2.1 Petri网基本知识

5.2.2设备的动态调度Petri网模型

5.2.3扩展赋时同步有色Petri网(ETSCPN)建模理论

5.2.4建模实例

5.3基于组件对象模型(COM)的仿真模型

5.3.1 COM技术简介

5.3.2 COM技术建立Petri网仿真模型的优点

5.3.3 HFS仿真调度系统通用接口定义

5.3.4建立基于COM的模型组件

5.3.5基于COM和ETSCPN的HFS仿真调度系统

5.4图形化建模组态

5.5冲突的解决(设备分配规则)

5.6调度的获取

5.7再调度算法

5.8小结

第六章柔性炼钢连铸生产调度系统

6.1钢铁企业调度现状

6.2炼钢连铸的工艺简介

6.3炼钢连铸生产调度分析

6.4柔性炼钢连铸仿真调度系统框架

6.4.1炼钢连铸中特定约束及其解决策略

6.4.2反向调度和前向仿真

6.4.3反向仿真

6.4.4评价指标

6.4.5再调度

6.5调度中增加运输设备后的修正

6.5.1设备类型的划分

6.5.2加工路由的改变

6.5.3时间因素分析

6.5.4设备分配规则的特殊性

6.6仿真调度系统的其它功能

6.7调度实例

6.8小结

第七章总结与展望

7.1全文总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表或录用或完成的学术论文

参加的主要科研工作