交叉环单向循环搬运系统的优化研究

发布时间：2017-09-12 11:25

  本文关键词：交叉环单向循环搬运系统的优化研究

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【摘要】：单向循环搬运系统是柔性制造系统或物流系统的典型基本环节,在半导体晶圆制造自动化物料搬运系统中有着广泛的运用,且是自动化集成系统中从装卸点到立体仓库出库点、入库点的重要衔接子系统,其搬运效率的叠加往往决定着整个系统的效率。在这样的系统中,一系列小车沿着一个单环单向循环运行,装载货物送往路径上设置的处理站点,处理完毕后沿最短路径将货物送到卸货点。小车不断循环往复直到所有货物都被处理完成,由于车辆间不能超越,所以很难避免小车之间干涉情况的发生。在单环单向循环搬运系统中增加交叉环,可减少不必要的等待时间,并为搬运系统提供捷径、提高搬运效率。为了增加系统的单位时间搬运量、减少系统干涉并提高系统效率,本文构建了交叉环单向循环搬运系统的数学模型并对不同的交叉环布局情况(设置位置及数量)进行理论分析,在两种基本调度算法下进行了实验优化。交叉环设置在不同的布局时,在车辆数和车辆调度算法的影响下,系统的单位时间搬运量和总干涉时间也有所变化。通过理论和实验分析得出:设置一条交叉环的情况下,当交叉环设置于处理站点xx?1SS和的中间位置(2 1)4 0.5sx??n?????时,系统单位时间搬运量最多,搬运效率最高;设置多条交叉环的情况下,从减少能源消耗(干涉)的角度优化,交叉环应设置一条且设置在系统正中间位置,此时系统干涉时间最小,但单位时间搬运量也最少;从单位时间搬运量最大的角度优化,应在每两个处理站点中间设置多条交叉环,此时单位时间搬运量最多,但系统干涉时间最大。实验结果证实了理论分析的正确性。不同的调度算法影响着小车间的干涉状况,进而影响了整个柔性制造系统的搬运效率。为了减少交叉环单向循环搬运系统的干涉情况且提高系统效率,本文着重研究了当设置一条交叉环在系统正中间位置时,交叉环单向循环搬运系统中小车间不同调度算法的优化问题。在作业处理时间相同情况下,不考虑作业处理时间进行调度,只研究基于作业分配到处理站的处理顺序进行调度的调度算法,通过对两种基本调度算法(随机调度(Random)、顺序调度(Order))进行干涉分析,提出了干涉发生情况下车辆调度的最优调度算法—交换顺序调度算法(E-order)。在作业处理时间不同的情况下,将作业处理时间和作业分配给处理站点的处理顺序相结合进行优化,提出了先到先服务算法与随机调度算法相结合(FCFS-Random)、先到先服务算法与顺序调度算法相结合(FCFS-Order)、先到先服务算法与交换顺序调度算法相结合(FCFS-Eorder)、最短处理时间优先算法与随机调度算法相结合(SPT-Random)、最短处理时间优先算法与顺序调度算法相结合(SPT-Order)、最短处理时间优先算法与交换顺序调度算法相结合(SPT-Eorder)的六种混合调度算法,对交叉环单向循环搬运系统进行混合调度算法的优化分析。实验显示:在作业处理时间相同时,交换顺序调度算法优于随机调度算法和顺序调度算法,既能减少更多的干涉又提高了系统搬运效率,实现系统优化;在作业处理时间不同时,最短处理时间优先算法与交换顺序调度算法相结合的混合调度算法既能减少更多的堵塞又提高效率,最终达到系统优化的目的。
【关键词】：交叉环 自动化物料搬运系统 优化 调度
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH165.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-17
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 车辆路径、布局优化方法11-14
• 1.2.2 车辆调度优化方法14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第二章 基本分析与假设17-27
• 2.1 交叉环单向循环搬运系统模型描述17-18
• 2.2 交叉环单向循环搬运系统的数学建模18-25
• 2.2.1 系统参数18-20
• 2.2.2 调度问题建模20-24
• 2.2.3 交叉环单向循环搬运系统模型描述24-25
• 2.3 交叉环单向循环搬运系统优化衡量指标25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 交叉环单向循环搬运系统调度算法27-34
• 3.1 交叉环单向循环搬运系统干涉分析27-28
• 3.2 基于作业处理顺序进行调度的调度算法28-32
• 3.2.1 随机调度算法（Random）28
• 3.2.2 顺序调度算法（Order）28-29
• 3.2.3 交换顺序调度算法（E-order）29-32
• 3.3 基于作业处理时间进行调度的调度算法32
• 3.3.1 先到先服务算法（FCFS）32
• 3.3.2 最短处理时间优先算法（SPT）32
• 3.4 本课题采用调度算法32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 交叉环单向循环搬运系统中交叉环的布局优化34-43
• 4.1 设置一条交叉环情况34-38
• 4.1.1 理论分析34-35
• 4.1.2 实验验证35-38
• 4.2 设置多条交叉环情况38-42
• 4.2.1 理论分析38
• 4.2.2 实验验证38-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 交叉环单向循环搬运系统调度算法的优化实验43-51
• 5.1 作业处理时间相同情况43-45
• 5.1.1 实验条件43
• 5.1.2 实验结果43-45
• 5.2 作业处理时间不同情况45-49
• 5.2.1 实验条件45
• 5.2.2 实验结果45-49
• 5.3 本章小结49-51
• 第六章 结论与展望51-53
• 参考文献53-57
• 附录 交叉环单向循环搬运系统的实现及编程的部分代码57-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间获得研究成果65

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本文编号：836935