制浆造纸企业生产调度系统建模与优化研究

摘要

目前,随着企业竞争的加剧和信息化程度的日益提高,ERP的广泛应用中MES必不可少.MES是面向执行的信息系统,它能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理.在国外MES得到越来越多的应用,特别是近十年来MES发展迅速.国内对MES的认识和研究尚处于起步阶段,随着企业信息化进程的不断深入,迫切需要在理论上和应用上对其进行深入的研究.生产调度系统是MES中最核心而不可或缺的一部分,本文首先研究了流程企业MES中生产调度系统的特点,分析了实现生产调度的一些现有方法,然后以青山纸业为背景,针对面向订单的排产和纸卷切割优化问题建模,应用各自适当的方法寻求最优解,得到了满意的效果.论文主要内容如下:1、首先概述了MES系统的内涵并讨论了ERP对MES的需求,然后介绍了生产调度系统及其现有的一些调度算法,分析了纸浆造纸企业MES中生产调度的特点,为本文所研究的面向订单的排产建模与优化做准备.2、介绍了青纸的课题背景后,引出青纸生产系统中最实际的问题——订单优化排产问题.根据实际企业背景分三种情况进行建模,因为青纸实际生产的排产问题并不能简单清晰的用线性规划公式描述,同时遗传算法对这类问题又具有搜索空间大,自适应性和鲁棒性强等特点,所以选用了遗传算法求解.在此基础上,根据模型讨论了算法中的遗传操作以改善求解效果,从而解决了订单排产问题,并给出了仿真实例.又针对造纸企业的特殊性,研究了排产的后续问题——纸卷切割问题,获取切割方法组成配方表,从线性规划角度建模求出最优切割方案,并给出了仿真实例.3、介绍了一般的软件开发和建模方法、技术,分析了不同开发方法的特点,采用生命周期法和原型法相结合的技术对生产管理系统进行了建模,包括它的技术架构、人机界面类的设计和系统的功能构架的实现,并重点介绍了生产优化排产模块的部分.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 MES系统

1.1.1 MES的内涵

1.1.2 MES的发展概况

1.1.3 MES的功能框架模型

1.2 ERP系统对MES的发展需求

1.3 ERP与MES的关系

1.4生产调度系统及其实现

1.5流程企业与离散企业生产的区别

1.5.1连续工业生产特点

1.5.2离散工业生产特点

1.6流程企业MES中生产调度的特点

1.7生产调度算法简要介绍

1.7.1工业实践

1.7.2机器定序与调度理论

1.7.3资源限制的工程调度

1.7.4不连续事件模拟

1.7.5随机最优化

1.7.6人工智能

1.8本文主要研究内容

第二章 造纸企MES中订单优化排产研究

2.1课题背景

2.1.1问题的提出

2.1.2安全库存问题

2.2面向订单生产的排产研究

2.2.1排产建模

2.2.2选用遗传算法的原因

2.3遗传算法简介

2.3.1遗传算法生物学基础

2.3.2遗传算法基本流程

2.3.3巡回旅行商问题(TSP)

2.4青纸排产模型求解方案

2.4.1染色体编码方案

2.4.2适应度函数评价

2.4.3需要说明的部分遗传操作

2.4.4仿真实例

2.5本章小结

第三章 造纸企MES中纸卷切割优化研究

3.1优化切割问题描述

3.2青纸切割的具体情况

3.3切割建模

3.3.1切割数学模型

3.3.2获取切割方法

3.4获取切割方案

3.4.1求解整数规划

3.5仿真实例

3.6本章小结

第四章 造纸企业MES的设计与实现

4.1系统开发方法概论

4.1.1软件工程方法

4.1.2系统分析与建模

4.1.3多层结构体系

4.2生产管理系统设计与实现

4.2.1原型系统建模

4.2.2技术构架

4.2.3系统开发技术

4.2.4功能构架

4.2.5调度模块中的排产优化功能

4.2.6系统相关优化

4.3本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

附录作者发表的文章及参加的项目