多重入制造系统动态作业调度仿真与优化

发布时间：2020-09-16 15:27

　　多重入制造系统是随着半导体产业的发展而出现的一种新型制造模式,并随着现代加工中心和信息技术的发展而逐渐普及。因此,研究多重入制造系统的作业调度策略对提高生产效率、提高服务水平和降低生产成本具有重要意义。本文以多重入制造系统为研究对象,以动态作业调度为研究方向,使用系统仿真方法,建立了一个集成了优先调度法则和DBR(Drum-Buffer-Rope)动态调度策略的仿真平台。并通过该平台对一个案例进行了动态作业调度策略组合优化,具体内容如下:首先,本文研究了优先调度法则的建模、分级、组合及评价方法。本文为7类优先调度法则建立了数学公式,使之能够在仿真平台中调用。结合多重入制造系统的多重入特性,研究了考虑多重入因素的多级优先调度法则和每个工序独立调用优先调度法则的组合优先调度法则。然后结合多重入制造系统的多目标特性,引入了理想点法来对优先调度法则进行评估。其次,本文研究了DBR调度策略的理论与实施方法。本文给出了4种关键瓶颈资源的判别方法,通过“最小最大工艺时间法”建立了关键瓶颈资源缓冲区的数量区间,并阐述了MTO(Make To Order)模式下动态批量缓冲策略和动态间隔缓冲策略两种DBR调度策略的控制策略及其参数配置方法。此外,介绍了DBR调度过程中可能出现的瓶颈漂移和瓶颈饥饿两种风险及其预防方法。然后,本文建立了多重入制造系统动态作业调度仿真平台的平台框架,在此框架的基础上,通过Plant Simulation仿真软件,采用模块化建模方法建立了集成各类优先调度法则、多级优先调度法则、组合优先调度法则与DBR动态调度策略的仿真平台,并整合理想点法与遗传算法,使之能够快速有效的对多重入制造系统进行动态调度策略的实验与优化。同时为该仿真平台建立了GUI(Graphical User Interface)用户交互界面,降低了用户的使用门槛。最后,利用本文建立的多重入制造系统动态作业调度仿真平台,对一个实例进行仿真建模,并对该实例进行了优先调度法则类型、多级优先调度法则、组合优先调度法则以及DBR动态作业调度策略的仿真分析。并使用遗传算法确定了动态间隔缓冲策略和动态批量缓冲策略的关键参数,以及通过遗传算法寻找出了最佳的动态作业调度组合方案。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：F274;TP391.9
【部分图文】：

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第 2 章多重入制造系统动态作业2.1 多重入制造系统简介多重入（re-entrant）制造系统是指零件多次进入同一种多次进入同一加工中心等设备，不同于一般的生产制致的返修、重新加工，而是因为产品加工工艺的需要以等的约束，使得在制品必须多次、重复的访问某些设备整个系统变得复杂而难以预测。如图 2-1 所示，零件在其设备 1，使得设备 1 前面既有尚未加工的零件，也有已经

多重入制造系统动态作业调度仿真与优化

DBR行军图

统计图,缓冲区,统计图

图 3-2 缓冲区统计图此外，还可以监控到缓冲区零件数量的实时变动折线图，如图 3-3。图 3-3 缓冲区数量变化图除了通过缓存区的情况来识别瓶颈之外，还可以通过设备的利用情况颈。图 3-4 中可以看到某台设备的状态，根据状态堆积图即可识别瓶

【参考文献】