基于运输车辆共享策略的跨单元调度优化研究

发布时间：2020-03-25 23:05

【摘要】：单元制造中,具有相似工艺的零件聚成零件族,在单个制造单元中完成加工。然而实际加工过程中,由于产品更新换代加快,异常件不能在单个制造单元完成所有工序加工,必须采用跨单元加工方式完成异常工序加工,异常件需要在不同制造单元之间转移,由此产生跨单元调度优化问题。现实中由于运输车辆数量有限,即跨单元调度过程中运输能力受到限制,为最优化单元制造系统生产效率与降低成本,需要协调单元间机器的加工以及车辆的运输过程。针对不同制造单元之间可能具有相似加工功能,且异常件跨单元加工具有柔性路径的跨单元调度优化问题,以最大完工时间和总成本为优化目标建立了跨单元调度优化模型。针对目前运输能力受限的跨单元调度研究中,均假设一个制造单元固定使用一辆车,当车辆将所在制造单元中的异常件运往目的单元并卸载后,车辆必须空载返回原制造单元,这样的运输策略存在大量空行程现象。为减少车辆空行程问题,本文中提出一种运输车辆共享策略,在运输车辆共享策略中,制造单元可以使用任何车辆运输零件,将零件运输到目的单元后,车辆不必空载返回,而可以就近运输其他需要运输的零件,降低了车辆空行程。由于所建的模型涉及对零件工序的加工顺序、单元和机器选择以及跨单元运输车辆选择的优化,提出一种4段式编码方式对研究问题进行编码,并针对蛙跳算法容易陷入局部最优解的问题,在应用蛙跳算法求解时将各个体放入各模因组时采用随机分组策略,同时对各模因组中的次优蛙进行变异操作。以一具体实例,应用改进前和改进后的蛙跳算法进行求解并对比分析,发现改进后的蛙跳算法能够在一定程度上避免算法陷入局部最优解,同时将改进后的蛙跳算法和NSGA-II算法求解对比,验证了改进蛙跳算法在求解运输能力受限跨单元调度问题上的优势。将提出的运输车辆共享策略和目前研究中的运输策略对实例求解对比分析,发现采用运输车辆共享策略得到结果优于采用目前研究中运输策略得到的结果。不同运输策略得到的上述结果中,由于除运输策略不同外,零件的调度方案也不同,为说明所得结果的差异是由运输策略不同导致而非零件调度方案不同导致,在零件调度方案相同的情况下对比不同运输策略的优化结果,结果仍说明所提运输策略可有效减少车辆空行程,并降低最大完工时间和总成本。最后,进一步对车辆数量进行优化,将车辆数量作为优化目标之一,和最大完工时间及总成本一起完成对运输能力受限的跨单元调度优化。分析了车辆数量变化时,最大完工时间以及总成本和车辆数量的关系。随着车辆数量的增加,最大完工时间开始下降较快,后下降速度降低,最终趋于平稳,总成本开始增加速度较慢,后逐渐增加,直至呈线性增加。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP18

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本文编号：2600570