双柔性流水车间调度及其与运输集成调度研究

发布时间：2020-03-25 00:04

【摘要】：随着经济的快速发展,产品以及客户需求正在变的多元化,与此同时,制造型企业为满足生产及客户需求,其生产规模也在不断扩大,如何将生产系统中的资源进行合理化配置以使得经济效益最大化成为企业要重点关注并解决的问题。生产调度就是研究如何通过合理地安排各种各样的生产资源以将其充分利用以满足某些性能指标的一类优化问题,其中,考虑机器选择柔性和工人选择柔性的双柔性流水车间调度具有更加符合实际生产的特点,而生产与运输集成调度问题作为生产调度问题的扩展,则会影响企业的效益。因此对双柔性流水车间调度及其与运输集成调度问题进行深入研究不但具有理论意义,还能在产品的实际生产过程中起到指导作用,具有工程应用价值。本文的主要研究内容及创新点如下:(1)基于柔性流水车间调度问题,提出了在现实生产过程中存在并具有研究意义的包括机器选择柔性以及工人选择柔性的双柔性流水车间调度问题,本文对该问题进行了详细的描述并建立了数学模型。(2)针对双柔性流水车间调度问题的特征,本文对经典NSGAII算法改进,利用分层编码的方式对问题进行描述,基于工件层、机器层以及工人层分别对交叉算子以及变异算子进行了设计。另外,根据机器约束条件以及工人约束条件优先度的不同,本文在算法中创新性地加入了基于双关键路径的局部搜索算子以提高算法的局部搜索能力。利用几种不同的算法对本文构建的算例进行计算,结果表明本文改进的算法对于双柔性流水车间调度问题是行之有效的,并且所得解集的整体质量明显优于其他几种算法,具有较好求解性能。(3)本文研究的生产与运输集成调度问题是以双柔性流水车间调度为基础的,首先对该问题进行了分析,创新性地针对生产阶段及运输阶段分别设计了几种不同的生产策略以及运输策略,构建了多个不同规模的算例,然后利用NSGAII算法对采用不同策略组合方式时的每个算例进行计算,之后对结果进行分析,综合考虑不同策略组合方式在算法寻优过程中的稳定性以及所得Pareto最优解集的质量,得出针对该问题的最佳策略组合方式。最后基于该策略组合方式,本文给出了一个算例问题的调度方案并对其进行了说明。
【图文】：

精英策略,种群,拥挤度,子代

异操作后得到的子代种群０合并，得到一个规模为２７Ｖ的种群Ｃ，，然后对Ｃ，中的逡逑每个个体进行快速非支配排序以及拥挤度的计算，最后根据Ｃ，中个体的优劣程度逡逑选择较优秀的Ｖ个个体作为下一代父代种群Ｐ，＋／，如图２．３所示。逡逑｜逦；逦ｊ逦逦邋；逦ｉ逦逦邋：逡逑｜逦ｊ逦ｊ逦Ｆ！邋ｊ逦ｊ逦Ｆ，邋ｊ逡逑ｉ父代种群ｐ，丨逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦；逦父逡逑：逦：逦丨丨结合拥挤度进行：逦丨ｆ邋ｐｎｌ逡逑：逦丨快速非支配排序丨逦丨选择邋ｉ逦丨逡逑｜１＿＿１｜逦Ｉ邋Ｈ邋＾邋！邋Ｉ逡逑Ｃｔ邋－ｘ邋—邋邋；邋邋—；—邋．十邋邋—ｒ逦．—－－逡逑Ｓ逦！逦0逦？逦ｊ逦；逡逑0逦？逦ｊ逦Ｊ逡逑Ｓ逦；逦：逦0逦：逦！逡逑ｉ子代种群ｑ，丨丨丨逡逑ｊ逦ｊ逦ｊ逦Ｆｎ逦ｊ逦ｊ逦ｊ逡逑！逦！逦？逦；逦；逡逑图２．３基于精英策略的种群选择图逡逑１４逡逑

精英策略,种群

０逦目标逡逑图２．２个体的拥挤距离逡逑（６）精英策略逡逑ＮＳＧＡＩＩ算法采用精英策略将种群中的优良个体遗传给下一代，精英策略的逡逑具体实施方法可以描述为：首先将一个规模大小为Ｖ的种群Ｐ，与其经过交叉、变逡逑异操作后得到的子代种群０合并，，得到一个规模为２７Ｖ的种群Ｃ，，然后对Ｃ，中的逡逑每个个体进行快速非支配排序以及拥挤度的计算，最后根据Ｃ，中个体的优劣程度逡逑选择较优秀的Ｖ个个体作为下一代父代种群Ｐ，＋／，如图２．３所示。逡逑｜逦；逦ｊ逦逦邋；逦ｉ逦逦邋：逡逑｜逦ｊ逦ｊ逦Ｆ！邋ｊ逦ｊ逦Ｆ，邋ｊ逡逑ｉ父代种群ｐ，丨逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦；逦父逡逑：逦：逦丨丨结合拥挤度进行：逦丨ｆ邋ｐｎｌ逡逑：逦丨快速非支配排序丨逦丨选择邋ｉ逦丨逡逑｜１＿＿１｜逦Ｉ邋Ｈ邋＾邋！邋Ｉ逡逑Ｃｔ邋－ｘ邋—邋邋；邋邋—；—邋．十邋邋—ｒ逦．—－－逡逑Ｓ逦！逦0逦？逦ｊ逦；逡逑0逦？逦ｊ逦Ｊ逡逑Ｓ逦；逦：逦0逦：逦！逡逑ｉ子代种群ｑ
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH165

【参考文献】