扰动事件下多层级制造系统订单动态排产研究

发布时间：2020-06-21 00:45

【摘要】：随着经济全球化的发展和多样化的市场需求,制造型企业正在往多品种小批量、短周期的方向演变。为适应新的市场需求,制造型企业建立起具有柔性拓扑结构的多层级制造系统。此类制造系统通过多层级之间的加工工艺的排列组合后能得到产品的种类较为丰富,能够满足多样化的市场需求。目前对多层级制造系统订单排产有相对较多的局限,如忽略生产能力、层级独立排产等,并对不确定性变量为离散值的扰动事件下的订单排产方案没有过多的研究。为解决多层级排产中出现的问题,本文开展了多层级制造系订单排产研究,主要研究内容如下:(1)给出了静态状态下多层级制造系统订单的排产方法。以计划周期内的生产成本、客户满意度、库存水平、设备利用率为目标,考虑生产能力、不良品和库存之间的约束关系,构建了静态的多层级制造系统订单排产模型。经过模型计算和系统排产,平衡了计划周期内生产层级的库存周转力及生产能力,制定最优的生产排程计划。(2)制定了扰动事件下订单排产方案。以混合驱动排产策略为多层级制造系统订单重新排产的驱动策略,分别针对紧急插单、设备故障和原材料延期这三种扰动事件设计了动态排产的数学模型,对生产系统的扰动做出实时响应。(3)给出了一种改进的多目标差分蝙蝠算法。通过差分进化算法对多目标蝙蝠算法进行优化,得到一种新的优化算法—多目标差分蝙蝠算法。利用差分蝙蝠算法对多层级制造系统订单排产模型进行求解,并且利用算例的运行结果和收敛性证明了算法的有效性。(4)对订单排产方案进行了实例验证。选取某典型的多层级生产制造企业,对该企业的订单排产问题进行了实例验证。利用MATLAB平台求解模型,验证了多层级制造系统订单排产模型及扰动事件下多层级订单动态排产模型的有效性。(5)开发了扰动事件下多层级制造企业订单排产原型系统。该系统主要分为用户管理模块、基础数据管理模块、基础排程模块、扰动事件排程模块四个模块,能有效地为多层级制造企业制定静态和动态环境下的订单排产方案。本文的研究成果一定程度上丰富了多层级制造型企业排产问题的研究。针对静态多层级制造系统订单排产以及扰动事件下多层级制造系统订单动态排产给出了解决方案,降低多层级制造企业的换模频次、在制品数量以及设备闲置率,从而降低了多层级制造企业的生产成本。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：F272
【图文】：

框架图,排产,级制,订单

图 2-4 多层级制造系统订单排产优化框架2.3.2 模型条件假设本章研究的是多层级制造系统订单排产方案模型，通过构建原料和成品间的链接，充分考虑库存、生产能力和不良品之间的约束关系，通过建立数学模型，对排产方案进行优化，均衡优化各生产周期当中各层级的生产能力及库存周转水平，得到生产过程中计划周期当中的最优的排程计划。针对该生产计划中考虑的情况，建立多层级生产计划优化模型需基于以下条件假设：(1) 生产制造系统中各生产层级的制造功能各不相同；(2) 每种产品的生产工艺路线都是唯一确定的；(3) 生产系统中的所有原材料、在制品和产成品分别存储在不同的仓库中；(4) 原材料和产成品之间是一对多的关系，即一中原材料可以制成多种产成品；(5) 相邻的两个生产层级通过物料库存连接，即下游生产层级的输入物料来自于上游层级的输出物料；

工作流程图,工作流程图,蝙蝠

图 3-5 BA 工作流程图多目标差分蝙蝠算法设计1 多目标蝙蝠算法按照多目标优化的模型性质可以得到，MOPs 没有最优解。那么，在多目标的蝙蝠当中就没有群体最优解；相同得，因为没有非劣解集的存在，那么就会造成蝙蝠个进化过程中出现同时 Pareto 最优解的情况[69]。为解决上述问题，需要将标准算法做变化：(1) 对全局的最优点进行改进：对于全局的最优点 x*，在多目标蝙蝠算法里，将其为全局最优点的 Pareto 集合，当其速度发生变化时，就选择其中一点作为全局的最进行计算。(2) 改进个体更新：当产生的新个体的位置优于先前位置的时候，需要按照相应的的新位置代替先前的位置；当出现优劣难以比较的时候，则随意选取一个位置当作个体的最优位置。

【参考文献】