面向随机订单的虚拟制造单元动态重构调度问题研究

发布时间：2017-12-16 06:34

  本文关键词：面向随机订单的虚拟制造单元动态重构调度问题研究

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【摘要】：虚拟单元制造系统是在成组技术以及传统单元制造的基础上逐渐发展起来的一种先进生产组织方式,该制造系统的动态可重构特性能够对变化的产品需求快速做出响应,灵活适应当前多品种小批量的生产方式。虚拟单元制造系统的主要优势在于当生产过程中的任务类型或数量发生改变时,不需要在空间上对设备资源的物理位置作出改动,只需要以逻辑的形式便可完成单元的重构过程,此种方式在响应环境变化的同时,有效降低了制造企业的生产调整成本与时间,大大提高了生产绩效。随着实际生产节奏的不断加快,当前市场需求环境呈现出动态不确定的特点,如随机到达的新订单等,而有关虚拟单元动态性问题的研究还不够完善,因此本文从可重构制造系统的角度,以面向订单生产为出发点,对订单随机到达条件下的虚拟制造单元动态重构调度问题进行了详细的研究。本文对这一问题的研究主要分为两个阶段。第一个阶段研究的是新订单随机加入条件下的虚拟单元实时重构问题。首先基于新任务与已有虚拟单元的相似性程度,采用神经网络算法对新订单中的各任务进行预分配,优先考虑将新任务加入已有单元生产,以最大程度延续现有单元结构,从而降低对生产调度计划的扰动影响,否则重构新单元。然后在此基础上对新订单加入后的单元制造系统进行重构调整,综合考虑跨单元加工次数、单元负荷均衡及单元调整幅度目标,采用启发式算法优化单元构建方案,实时响应变化的同时保证系统的稳定运行。第一阶段从资源组织形式的层次完成了虚拟单元重构方案的制定,第二阶段则是从制造执行的层次进一步研究新任务加入后的虚拟制造单元重调度问题。在滚动时域分解方法框架下,提出改进的事件与周期混合驱动的重调度机制。通过周期驱动机制跟踪系统的变化,并在事件驱动机制中加入了基于滚动周期与交货期的工件紧急程度判别策略,避免了不必要的重调度,兼顾系统的柔性与稳定性。以最小化完工时间和总运输距离为目标,建立滚动窗口内的虚拟单元重调度数学模型,设计一种引入了遗传操作的混合离散粒子群优化算法对模型进行求解,取得了满意的结果。为了验证本文所提出的方法在具体实际企业中的适用情况,本文对某船舶制造有限公司进行深入调研,详细分析该企业的生产管理现状及目前存在的问题,并将本文设计的方案应用到该船厂的舾装管子生产加工过程,提出了有关订单随机加入条件下的虚拟制造单元重构调度问题的改善方案,通过对比改善前后的设计方案结果,证实了本文所提研究方法的可行性及有效性。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F426.474;F273

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本文编号：1295077