瓶颈作业环境下工程机械作业车间调度研究及系统设计

摘要

在工业4.0的大趋势下，在企业间竞争日趋激烈的大环境中，制造企业想要获得发展需要不断提高其企业管理水平。车间作业调度问题作为企业管理的重要组成部分，受到了制造业、学术界的广泛关注。工程机械车间调度问题属于一类存在瓶颈设备的作业调度问题。本文针对工程机械的加工特点，在瓶颈识别的基础上，利用免疫遗传算法实现车间作业调度问题求解，并根据本文提出的算法和求解流程，设计出了工程机械加工车间的生产调度系统。
　　本文首先阐述了课题的研究背景和意义，并介绍了瓶颈设备识别和作业车间调度问题的研究现状和方法。然后，根据工程机械车间的作业特点，利用基于网络结构特征的瓶颈设备识别方法，重点考虑设备的加工时间和使用频率这两大因素，对车间的瓶颈设备进行识别。接着，提出了瓶颈作业环境下，工程机械作业车间多资源和多目标的调度模型。采用基于设备的编码方式，运用免疫遗传算法，对瓶颈设备对应的基因段针对性地采用免疫算子来求解调度模型，并通过实例验证本文提出算法的合理性和有效性。最后，本文为解决上述问题设计了相应的生产调度系统，并对系统功能及架构的设计进行了说明，对系统的界面进行了展示。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景和意义

1．3 研究现状

1．3．1 瓶颈设备识别问题研究现状

1．3．2 作业调度问题研究现状

1．4 本文主要研究内容

1．5 论文组织结构

第二章 工程机械加工车间瓶颈设备识别方法研究

2．1 引言

2．2 工程机械加工车间生产问题描述

2．3．1 生产作业网络描述

2．3．2 生产作业网络特征定义

2．3．3 生产作业网络瓶颈度计算

2．3．4 基于网络结构特征的设备瓶颈度求解流程

2．4．1 生产作业网络模型建立

2．4．2 基于网络结构特征的瓶颈度分析

2．5 本章小结

第三章 瓶颈作业环境下工程机械作业车间调度模型

3．1 引言

3．2 工程机械作业车间调度模型

3．2．1 工程机械作业车间调度问题描述

3．2．2 工程机械作业车间调度约束条件

3．2．3 工程机械作业车间调度优化目标

3．3 多优化目标作业调度问题的求解分析

3．3．1 多优化目标作业调度问题解集规则

3．3．2 多优化目标作业调度方案表示方法

3．4 本章小结

第四章 基于免疫遗传算法的工程机械作业车间调度模型求解

4．1 引言

4．2 免疫遗传算法基本理论

4．2．1 遗传算法简介

4．2．2 免疫遗传算法简介

4．2．3 免疫遗传算法相关理论

4．2．4 免疫遗传算法基本步骤

4．3 基于免疫遗传的工程机械作业车间模型求解

4．3．1 基于设备的编码和解码

4．3．2 基于适应度函数的个体评价

4．3．3 自适应交叉和变异算子

4．3．4 针对瓶颈设备的免疫操作

4．3．5 基于层次分析法的方案评价

4．4 瓶颈作业环境下工程机械作业车间调度求解流程

4．5 实例验证

4．5．1 实例描述

4．5．2 实例仿真结果与分析

4．6 本章小结

第五章 工程机械作业车间生产调度系统的设计和开发

5．1 引言

5．2 系统概述

5．3．1 系统功能设计

5．3．2 系统架构设计

5．3．3 数据库设计

5．4 系统实现

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况