基于混合遗传算法的柔性制造系统调度研究

发布时间：2017-04-05 09:13

  本文关键词：基于混合遗传算法的柔性制造系统调度研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着全球经济和网络技术的飞速发展,用户对产品的需求日趋多样化,这促使产品的生产模式由大批量生产向多品种、中小批量生产过渡。为了应对激烈的市场竞争和满足客户多元化的需求,适于多品种、中小批量生产的柔性制造系统应运而生。在柔性制造系统中,生产调度的优化和调度系统的开发不仅能够有效提高调度效率,而且能够缩短产品制造周期、改善设备利用率,从而实现制造系统更深层次的柔性化。由此可见,柔性制造系统的调度研究具有极其重要的应用价值和现实意义。论文以柔性制造系统为研究对象,基于混合遗传算法对其生产调度问题展开研究,主要研究内容包括以下几方面:首先,研究了柔性制造系统生产调度问题的优化算法。在对遗传算法和模拟退火算法的优缺点进行分析的基础上,构建了一种结合二者优势的混合遗传算法,该算法在新解的接受机制和搜索行为上都进行了改进,并将模拟退火算法的Metropolis接受准则引入到算法的进化过程中。然后针对带有单台自动引导小车(AGV)的柔性制造系统生产调度问题,对该混合遗传算法的遗传算子、编码和解码方式进行改进。其次,利用改进的混合遗传算法对带有单AGV的柔性制造系统生产调度问题进行研究。根据具体的调度问题,结合生产实际,将单AGV调度和工件调度相集成,建立起调度问题的数学模型,并设计出AGV调度策略。为了验证混合遗传算法求解调度问题的可行性和优越性,分别以混合遗传算法和标准遗传算法为工具对调度问题的求解过程进行实例仿真,得到了优化的工件加工顺序、AGV任务执行路径和调度结果甘特图。仿真结果表明:较之标准遗传算法,本文构建的混合遗传算法对柔性制造系统生产调度的优化效果更好,在相同工件数目的前提下,混合遗传算法能够更大程度地提高设备利用率、缩短系统的总加工时间;此外,合理安排工件的加工时间同样有利于提高设备平均利用率。最后,针对本校数字化设备实验室的柔性制造系统进行调度系统的设计和测试运行。根据系统的需求分析,设计出调度系统的六大功能模块,确定系统基于B/S的三层体系结构,并设计出系统数据库。利用ASP.NET技术对调度系统进行测试运行,给出了主要功能界面的测试效果图。测试结果表明:调度系统能够满足设计初衷,实现初始设计的各项功能,且运行稳定。
【关键词】：柔性制造系统 生产调度 混合遗传算法 自动引导小车 调度系统
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH165;TP18
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 柔性制造系统的国内外发展现状12-14
• 1.2.2 柔性制造系统生产调度的国内外研究现状14-17
• 1.3 研究内容和章节安排17-18
• 1.3.1 研究内容17
• 1.3.2 章节安排17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 混合遗传算法理论研究19-28
• 2.1 遗传算法19-22
• 2.1.1 遗传算法的基础用语与基本操作19-20
• 2.1.2 遗传算法的基本流程20-21
• 2.1.3 遗传算法的特点21-22
• 2.2 模拟退火算法22-25
• 2.2.1 模拟退火算法的基本原理和流程22-24
• 2.2.2 模拟退火算法的特点24-25
• 2.3 混合遗传算法25-27
• 2.3.1 混合遗传算法的基本原理和流程25-26
• 2.3.2 混合遗传算法的优越性26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 基于混合遗传算法的柔性制造系统单AGV调度问题研究28-55
• 3.1 问题描述28-29
• 3.2 AGV调度策略29-30
• 3.3 数学模型建立30-32
• 3.4 算法设计32-36
• 3.4.1 编码和解码方式32-33
• 3.4.2 适应度函数33
• 3.4.3 遗传算子33-35
• 3.4.4 控制参数的初值设置35
• 3.4.5 退温函数35
• 3.4.6 新解的接受机制35
• 3.4.7 算法终止条件35-36
• 3.5 实验仿真和结果分析36-53
• 3.5.1 实验室平台介绍36-39
• 3.5.2 仿真实验软件的编写39-41
• 3.5.3 实验结果及分析41-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第四章 FMS调度系统设计55-70
• 4.1 系统需求分析55-57
• 4.2 系统结构设计57-59
• 4.3 系统功能模块设计59-64
• 4.3.1 系统管理模块60
• 4.3.2 订单管理模块60-61
• 4.3.3 资源管理模块61-62
• 4.3.4 工艺管理模块62
• 4.3.5 调度管理模块62-63
• 4.3.6 实时监控与异常管理63-64
• 4.4 系统数据库设计64-69
• 4.4.1 数据库选择64-65
• 4.4.2 数据表设计65-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 FMS调度系统测试运行70-77
• 5.1 调度系统的实现技术70-71
• 5.2 调度系统测试71-75
• 5.2.1 调度系统登录界面71-72
• 5.2.2 销售订单信息录入界面72
• 5.2.3 销售订单查询界面72
• 5.2.4 加工工艺管理界面72-73
• 5.2.5 设备基础信息管理界面73-74
• 5.2.6 月计划制定界面74
• 5.2.7 日计划制定界面74-75
• 5.2.8 生产调度界面75
• 5.3 本章小结75-77
• 第六章 总结和展望77-79
• 6.1 全文总结77-78
• 6.2 研究展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 攻读学位期间发表的学术论文84

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