基于智能优化算法的可重入生产系统调度问题的研究

摘要

可重入生产系统是以半导体和薄胶片生产为代表的一类复杂生产系统,其主要特点是工件重复在某台设备上加工。在微电子行业飞速发展的今天,可重入生产系统已受到工业界和学术界的广泛关注,其调度研究不仅具有很高的理论价值,而且有很高的经济价值。本文针对可重入生产系统的调度问题,主要从以下三个方面进行研究。　　首先研究了带有远程服务设备的可重入并行机调度问题,以最小化总完工时间为优化目标对该问题设计了一个混合禁忌搜索算法和一个混合遗传算法。针对传统禁忌搜索算法只从单起始点搜索,在混合禁忌搜索算法中引入了一种Restart策略;对于混合遗传算法,采用启发式算法产生一部分初始解,提高了遗传算法初始解的质量。数值实验表明,设计的两种算法都能得到性质较好的解,而且无论从解的质量来看还是从算法的收敛速度来看,混合遗传算法都要优于混合禁忌搜索算法。　　其次研究了可重入作业车间调度问题,以最小化总加权拖期时间为优化目标。对该问题设计了一个混合转移瓶颈启发式算法,将可重入作业车间的调度问题分解为单机调度子问题和瓶颈机器重调度两部分。单机子问题采用基于直观拖期成本(ApparentTardinessCost,ATC)规则的排序(Sequencingalgorithm,SAL)算法来解决,以禁忌搜索算法来对瓶颈机器进行重调度。实验结果表明,所设计的算法是有效的。　　最后研究了缓冲区有限的可重入流水车间调度问题,优化目标是最小化总完工时间。对该问题设计了一个混合遗传算法,将Nawaz-Enscore-Ham(NEH)算法应用到遗传算法的初始种群产生过程中,增强了遗传算法的整体性能。实验结果表明,混合遗传算法能得到较优的解。

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第一章 绪论

1.1 可重入生产系统的背景和意义

1.2可重入生产系统的特点

1.3 可重入生产系统的研究现状

1.4 论文结构与安排

第二章 智能优化算法的理论介绍

2.1 引言

2.2 遗传算法

2.3 禁忌搜索算法

第三章 求解可重入并行机调度的混合禁忌搜索算法和混合遗传算法

3.1 研究现状

3.2 问题描述及数学模型

3.3 混合禁忌搜索算法

3.4 混合遗传算法

3.5 实验结果及分析

3.6 本章小结

第四章 求解可重入作业车间调度的混合转移瓶颈算法

4.1 研究现状

4.2 问题描述和模型

4.3 求解可重入作业车间调度问题的混合转移瓶颈算法

4.4 数值实验及分析

4.5 本章小结

第五章 求解缓冲区有限的可重入流水车间调度的混合遗传算法

5.1 研究现状

5.2 问题描述及数学模型

5.3 给定工件序列的调度算法

5.4 求解LBRFSSP的混合遗传算法

5.5 数值实验

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢