柔性制造动态多目标调度模型在MES中的研究与应用

发布时间：2020-06-06 12:49

【摘要】： 制造执行系统(MES)是面向生产车间的管理信息系统,它填补了企业计划管理层和车间控制层之间的“鸿沟”。合理且优化的作业级生产调度对于MES在制造企业成功实施有着关键的决定作用。随着技术的进步,具有悠久历史的生产调度问题研究领域目前正朝着柔性化、动态化、多目标化等方向发展。 本文依托离散制造企业制造执行系统为应用背景,研究符合生产调度理论发展方向且适合当前实际生产的柔性制造动态多目标调度技术。对现阶段实际生产中的柔性制造环境进行充分分析之后,在柔性作业车间调度模型的基础上,构建了多目标柔性作业车间调度动态模型,作为本文研究并着手解决的对象。 为解决柔性制造动态多目标调度问题,在应对实际生产过程中来自车间内外部的动态扰动方面,采取以事件驱动方式统一处理,并利用滚动窗口技术缩小问题规模进行优化。在优化排产方案生成方面,采用在柔性、动态、多目标三方面都进行改进的遗传算法作为优化方法,本文在这些方面的具体创新和改进有:全新的适合柔性作业车间调度问题的编码方式;问题领域对象参与遗传操作,进行自主意识的变异方式;对基于Pareto优化的多目标优化理论具有普遍意义的理想平凡解概念,并将其作为评价解优劣的标准;将隐性并行化遗传过程的显性化,以提升算法效率满足实时动态要求。 最后,在上述研究的基础上,基于模块化、可重构、易集成的实时动态调度系统框架,设计并实现了仿真原型系统,采用应用实例进行了研究成果验证。
【图文】：

的工序给后面被加工的工序造成尽可能短的拖延。快速的求解效率是基于规则的启发式算法的优势，接下来我们将采用上述算法作为调度器的实现算法，对动态调度处理机制进行验证。3.4.2 实验一：工件加工任务动态加入与撤销在开放式的制造车间，生产订单会源源不断的到达，这就意味着经常会由工件的加工任务需要加入进来。同时，另一方面由于客户需求的变更加工任务也可能被撤销。实验一的目的就是验证系统是否能满足工件加工任务的动态调整。在系统时钟 t=4 时，仿真模拟器产生有新工件到达的事件。该事件被系统捕获之后，产生如下对话框（图 3-5 左）提示用户是否需要进行重调度。如果此时不进行重调度的话，，新加入的工件不能在原先的调度方案中反映，会与实际生产发生冲突。在进行重调度之后，系统生成了新的调度方案（见图 3-6 第二个甘特图），可见其中加入了新到达的工件 J4，并且第一道工序按时于 t=6 开工在第二台机器上。

某些工件能够提前开始加工。从新方案（见图 3-7 第二个甘特图）中可以看出，工件 3 的第二道工序 O32 原本在时刻 8 才能开始，因为工件 2 被撤销之后，第四台机器变成空闲状态，又由于具有柔性加工的特性，O32 就被加入到 M4 中提前 2个时间单位开始加工。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH165

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本文编号：2699700