紧急订单到达条件下的虚拟单元动态调度问题研究

发布时间：2017-04-11 16:10

  本文关键词：紧急订单到达条件下的虚拟单元动态调度问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：虚拟单元生产作为一种先进的单元制造方式,得到了越来越多国家的关注和重视,并引起了国内外众多专家学者的研究热潮,然而许多学者在研究虚拟单元调度问题时,为了降低问题的复杂性,没有考虑随机扰动因素和跨单元生产情况,只是简单的将虚拟单元调度问题简化为各虚拟单元内的静态调度问题,忽视了各虚拟单元间的密切联系及随机扰动因素的存在。鉴于这一不足,本文在深入研究虚拟单元动态调度相关国内外研究现状及相关理论的基础上,对紧急订单到达条件下的虚拟单元动态调度问题进行了较为细致的研究。由于当紧急订单到达时,需要对紧急订单中的待加工零件与现有的虚拟单元进行相似性衡量,当现有的虚拟单元不能够满足紧急订单中待加工零件的生产需求时,虚拟单元重构问题就出现了。因此紧急订单到达条件下的虚拟单元动态调度问题研究可分成两个阶段,第一阶段是现有虚拟单元不能满足紧急订单生产要求时的虚拟单元重构问题研究,第二阶段是紧急订单插入后的虚拟单元动态调度问题研究。关于虚拟单元重构问题,本文基于数学规划及复杂网络等相关理论,考虑零件的多工艺路线、生产批量、加工时间、交货期及机器设备的生产能力等因素,提出了一种新的虚拟单元两阶段重构方法。第一阶段是基于数学规划理论,以最小化零件的总生产成本为目标,建立生产制造资源的优化选择模型,利用Lingo11求解,确定零件的工艺路线及所需要的生产制造资源。第二阶段是生产制造资源的聚类分析,同时考虑零件聚类和工艺聚类,分别构建基于零件和基于工艺的复杂网络图,运用复杂网络理论中基于节点相似度的加权网络社团结构划分算法实现虚拟单元的重构。关于紧急订单插入后的虚拟单元动态调度问题,本文结合生产过程中随机扰动所导致的资源冲突、虚拟单元协同生产及共享资源的特点,基于时间约束网络及图论等相关理论,同时考虑机器设备资源约束和交货期时间约束,建立具有虚拟单元特色的虚拟单元动态调度的时间约束网络模型,并运用协同优化思想,提出双层时间约束网络的单元间协同优化算法和基于度的反应式人机协同优化算法用于模型求解。最后,本文在对HDZH管子加工生产现状及存在问题进行详细分析的基础上,将所提出的紧急订单到达条件下的虚拟单元重构及动态调度方法应用到管子加工的生产过程中,以验证本文所提研究方案在实际企业中的应用价值及意义。研究结果表明,本文所提出的研究方案具有较高的可行性和有效性。
【关键词】：虚拟单元重构 虚拟单元动态调度 社团结构 时间约束网络
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB497
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-25
• 1.1 选题背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-21
• 1.2.1 虚拟单元重构问题综述15-17
• 1.2.2 虚拟单元调度问题综述17-19
• 1.2.3 资源冲突识别与消解问题综述19-20
• 1.2.4 相关研究现状的评述及启示20-21
• 1.3 本文的研究内容、技术路线图及创新点21-24
• 1.3.1 本文的研究内容21-22
• 1.3.2 本文的技术路线图22-23
• 1.3.3 本文的论文结构23
• 1.3.4 本文的创新点23-24
• 1.4 本章小结24-25
• 第2章 虚拟单元动态调度的相关理论基础25-39
• 2.1 虚拟单元生产方式的相关概述25-27
• 2.1.1 虚拟单元生产方式的相关概念25-26
• 2.1.2 虚拟单元生产方式的优越性26
• 2.1.3 虚拟单元生产方式的新特征26-27
• 2.2 虚拟单元重构的相关概述27-30
• 2.2.1 虚拟单元重构的基本流程27-28
• 2.2.2 虚拟单元重构的基本原则28-29
• 2.2.3 虚拟单元重构的基本形式29-30
• 2.3 虚拟单元动态调度的相关概述30-32
• 2.3.1 虚拟单元动态调度的相关概念30-31
• 2.3.2 虚拟单元动态调度研究的必要性31
• 2.3.3 虚拟单元动态调度的建模及求解方法31-32
• 2.4 图论及网络理论的相关概述32-38
• 2.4.1 图论的相关概述32
• 2.4.2 复杂网络及社团结构的相关概念32-34
• 2.4.3 社团结构发现算法34-36
• 2.4.4 社团结构应用有效性的判断标准36-37
• 2.4.5 时间约束网络的相关概述37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第3章 基于复杂网络理论的虚拟单元两阶段重构方法39-55
• 3.1 虚拟单元两阶段重构的基本流程39-41
• 3.2 虚拟单元重构前的相关判断41-43
• 3.3 生产制造资源的优化选择43-45
• 3.3.1 问题描述44
• 3.3.2 生产制造资源的优化选择模型44-45
• 3.4 生产制造资源的聚类分析45-47
• 3.4.1 生产制造资源的聚类分析模型45
• 3.4.2 基于节点相似度的加权网络社团结构划分算法45-46
• 3.4.3 社团结构应用有效性的判断标准—— LC模块度46-47
• 3.5 算例47-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第4章 基于时间约束网络理论的虚拟单元两阶段动态调度方法55-72
• 4.1 虚拟单元两阶段动态调度的基本流程55-56
• 4.2 紧急订单插入后的虚拟单元跨单元动态调度问题研究56-58
• 4.2.1 跨单元生产研究的必要性56-57
• 4.2.2 紧急订单的生产优先权57
• 4.2.3 紧急订单插入条件下的虚拟单元动态调度57-58
• 4.3 虚拟单元动态调度的时间约束网络58-63
• 4.3.1 问题描述58-59
• 4.3.2 假设条件59
• 4.3.3 时间约束网络59-60
• 4.3.4 虚拟单元动态调度的时间约束网络模型60-63
• 4.4 协同优化算法63-65
• 4.4.1 双层时间约束网络的协同优化63-64
• 4.4.2 人机协同优化64-65
• 4.5 算例65-70
• 4.6 本章小结70-72
• 第5章 案例分析72-88
• 5.1 案例应用企业的基本情况72-74
• 5.1.1 企业概况72-73
• 5.1.2 企业舾装作业和管子加工的概况及生产中可能存在的问题73-74
• 5.2 案例应用过程及数据74-78
• 5.2.1 案例应用的框架74-75
• 5.2.2 案例应用的数据75-78
• 5.3 案例应用结果及分析78-87
• 5.3.1 虚拟单元重构前的相关判断与重构结果及分析78-80
• 5.3.2 虚拟单元动态调度结果及分析80-85
• 5.3.3 可行性及有效性分析85-87
• 5.4 本章小结87-88
• 总结与展望88-90
• 论文总结88-89
• 研究展望89-90
• 参考文献90-96
• 附录96-98
• 附录1 生产制造资源优化选择的相关Lingo程序96
• 附录2 权重确定的相关Matlab程序96-98
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果98-99
• 致谢99-100
• 详细摘要100-104

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