带有不相容工件簇的单机随机调度问题研究

摘要

在生产制造业中，存在一类带有不相容工件簇的批处理机调度问题;其中，不相容工件簇是指属于不同簇的工件不能被安排在同一批中加工。
　　本文研究了不相容工件簇在单台批处理机上的随机调度问题，其中工件具有随机的到达时间和加工时间。本文首先根据不相容工件簇在单台批处理机上的分批加工特点，以缓冲库的库存量为实时状态，以最小化系统长期平均代价为优化目标，建立了半马尔可夫决策过程模型。然后，在此模型的基础上，通过策略迭代算法求解其最优控制策略，并分析了不同缓冲库容量对系统工件流失率的影响。最后，针对工件簇总数增大时引起的“维数灾”问题，给出了基于模拟退火的Q学习算法;并分析比较了工件簇总数为二和三时，两种算法的优化效果以及工件到达率和处理率对系统性能的影响。在现代化先进生产环境中，为了减少库存成本和生产浪费，单纯以追求生产效率为目标的传统生产模式已逐渐被及时生产(just in time，JIT)方式所替代。JIT生产方式是指在需要的时候，按需要的量生产所需的产品，因此本文研究了需求驱动下不相容工件簇的单机随机调度问题。首先，以缓冲库和成品库的库存量为联合状态，以最小化系统长期平均代价为优化目标，建立了半马尔可夫决策过程模型。由于需求驱动系统模型具有较大的状态空间，为了避免理论求解的“维数灾”问题，通过基于模拟退火的Q学习算法分析了不同需求类型对系统性能的影响。最后，通过仿真结果分析说明了所建模型的合理性以及优化算法的有效性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 批调度问题的研究现状

1．2．1 单机环境下的批调度问题

1．2．2 不相容工件簇的批调度问题

1．2．3 调度信息不确定的批调度问题

1．3 研究内容及论文结构

第二章 单机环境下不相容工件簇分批加工系统

2．1 单机环境下不相容工件簇分批加工系统模型

2．2 单机环境下不相窖工件簇分批加工系统的运行模式和特点

2．3 本章小结

第三章 供给驱动下不相容工件簇的单机随机调度

3．1 供给驱动生产系统的优化模型

3．1．1 问题描述

3．1．2 系统数学模型

3．1．3 系统优化目标

3．2 优化算法

3．2．1 策略迭代算法

3．2．2 基于模拟退火的Q学习算法

3．3 仿真实验及结果分析

3．3．1 MBS控制策略和最优缓冲库容量选取

3．3．2 两簇工件和三簇工件的算法性能比较

3．3．3 四簇工件的SA-Q

3．4 本章小结

第四章 需求驱动下不相容工件簇的单机随机调度

4．1 需求驱动生产系统的优化模型

4．1．1 问题描述和基本假设

4．1．2 数学模型及优化目标

4．2 优化算法

4．3 仿真实验及结果分析

4．3．1 实验参数设置

4．3．2 仿真结果及分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况