考虑批量的柔性车间调度研究与实现

发布时间：2017-03-16 12:03

  本文关键词：考虑批量的柔性车间调度研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当今,柔性车间调度问题的研究多处于单工件的车间调度方面,对于工件、机床的批量却考虑得很少。然而,在实际的生产过程中,对于每种工件可能存在批量性,而且每种工件将会存在多条的柔性工艺路径,可以选择的加工机床也存在多台的情况,从而构成考虑批量的柔性车间调度问题。一般调度系统将批量问题作为一个整体进行处理,这种调度容易造成瓶颈机床的负荷过重、其他机床的空闲等待、机床整体的负荷分布的不均衡以及工件无法按期交货的问题。因此,考虑批量的柔性车间调度问题有着重要的实际工程意义。本论文主要针对考虑批量的柔性车间调度问题开展研究,论文的主要内容包括:1)介绍课题的研究背景与意义,论述了车间调度以及考虑批量的柔性车间问题研究现状,明确了本文研究的目的以及意义。2)调研已有柔性车间调度系统,确定现有的柔性作业车间系统的实际需求,对考虑批量的柔性车间调度系统进行了总体设计以及各类功能模块的规划,并且明确系统使用的软件环境及方案。3)基于遗传算法研究了工件批量划分方案以及各子批的柔性工艺路径确定。由于工件和机床都存在一定的批量,因此需先确定工件的子批数量,然后进行工艺路径的确定。在进行工件批量划分前,通过一系列规则对工件进行子批划分的预处理,保障工件划分的合理性。在子批划分和工艺路径确定过程中考虑到上一个调度周期的机床设备约束、时间约束以及已有机床负荷,并且以机床加工负荷能力均衡以及工件在机床上的总消耗时间不超出或超出机床能力值最少为目标,在进行柔性工艺路径指定时,考虑实际调度中机床的设备能力、机床组的批量以及机床的互换性,为机床批量、机床组的互换问题设计一系列规则,通过设计了遗传算法的各类算子,为工件进行批量划分并且同时指定各子批的工艺路径。4)以工件完工时间最短为目标,以机床、时间约束建立了考虑工件、机床批量的柔性车间调度模型,通过设定一系列约束、要求将考虑工件、机床批量的柔性车间调度与现有系统交接融合,为各子批工件进行调度排产。5)基于Visual C#、Matlab以及SQL技术开发了考虑工件、机床批量的柔性车间调度系统,实现考虑工件、机床批量的柔性车间调度,给出较优调度方案解以及甘特图。通过企业实际工程案例验证,验证了该调度模型及算法的有效性和可行性,为柔性车间调度提供一种有效和实用的途径。
【关键词】：柔性车间调度 生产调度 遗传算法 批量分割
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH165
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景及意义11
• 1.2 考虑批量的柔性车间调度问题的研究现状11-13
• 1.2.1 柔性车间调度的研究现状11-12
• 1.2.2 批量调度的研究现状12-13
• 1.3 研究目标13
• 1.4 论文结构及主要研究内容13-15
• 第二章 考虑批量的柔性调度车间系统的总体设计15-24
• 2.1 调研分析15-16
• 2.2 系统功能规划16-17
• 2.3 软件环境简介17-18
• 2.3.1 系统开发工具简介17
• 2.3.2 系统模块接口研究与实现17-18
• 2.4 数据库框架结构设计18-23
• 2.4.1 数据表的详细设计18-23
• 2.4.2 数据表之间关联设计23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 考虑工件、机床批量的柔性工艺路径确定算法研究24-37
• 3.1 考虑工件、机床批量的柔性工艺路径确定问题建模24-28
• 3.1.1 考虑工件和机床批量的柔性工艺路径确定问题描述24-25
• 3.1.2 基本变量定义和约束25-27
• 3.1.3 优化目标及其数学模型27-28
• 3.2 工件子批划分预处理规则研究28-29
• 3.3 机床批量确定方法研究29-30
• 3.3.1 机床批量问题的研究29
• 3.3.2 机床互换性问题的研究29-30
• 3.4 考虑工件、机床批量的柔性工艺路径确定的关键算法研究30-36
• 3.4.1 考虑工件、机床批量的柔性工艺路径算法结构设计30
• 3.4.2 考虑工件、机床批量的柔性工艺路径确定的关键算法设计30-36
• 3.4.2.1 遗传算法30-31
• 3.4.2.2 工件批量划分及柔性工艺路径确定步骤及流程图31-32
• 3.4.2.3 遗传算法各类操作设计及柔性工艺路径确定方法研究32-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 考虑工件、机床批量的柔性车间调度算法研究37-45
• 4.1 考虑工件、机床批量的柔性车间调度建模37-40
• 4.1.1 考虑工件和机床批量的柔性车间调度问题描述37-38
• 4.1.2 基本变量定义和约束38-39
• 4.1.3 优化目标及其数学模型39-40
• 4.2 考虑批量的车间调度系统与现有系统融合处理研究40
• 4.3 考虑工件、机床批量的柔性车间调度算法研究40-44
• 4.3.1 考虑工件、机床批量的柔性车间调度步骤及流程图40-41
• 4.3.2 遗传算法各类基本操作的详细设计41-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 考虑批量的柔性车间调度系统开发与工程应用测试45-62
• 5.1 考虑批量的柔性车间调度系统的开发45-50
• 5.1.1 系统主要大类函数及变量作用说明45-46
• 5.1.2 系统界面设计46-50
• 5.2 标准案例测试及其结果分析50-54
• 5.3 工程案例测试及其结果分析54-61
• 5.3.1 工件初始批量相同的小型工程案例测试54-58
• 5.3.2 工件初始批量不同的工程案例测试58-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 论文总结62-63
• 6.2 课题展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 附录69-83

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