面向柔性制造单元生产排程优化研究及应用
发布时间：2021-12-29 15:54
智能制造是我国乃至全世界发展现代工业的落脚点,是提升制造型企业制造水平的“利器”。而柔性制造单元凭借其高度柔性化、自动化、生产能力强等特点,被广泛地应用到解决多品种、小批量的生产模式中,逐渐成为建设智能工厂的不可或缺的部分。对于柔性制造单元而言,高效的排程方案是提高车间生产效率、提高客户对产品满意度的关键所在,也是实现智能制造的基础。本文就国内某企业的一个柔性制造单元的生产排程问题进行研究,通过分析该制造单元的特点,构建了考虑加工过程中运输机器人在各加工设备之间的运输及空载时间且能处理常见的动态事件的生产排程模型,并设计了一种混合优化算法来求解该模型。然后将设计的排程方案应用到企业的制造执行系统中,帮助企业实现“智能排程”,提高生产效率。在混合优化算法设计中,以遗传算法为主体框架,在算法的初始化过程中加入爬山算法特征,对一半的种群进行“爬山操作”,以提高初始解的质量;提出了一种“贪婪精英”与轮盘赌相结合的选择方法,以增大优良基因被遗传的概率,便于种群朝着更优的方向进化;在交叉操作时,融入粒子群算法的思想,对机器选择部分染色体采用一种由当前种群最优个体指导交叉的方法来改进交叉算子,以扩大...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１柔性制造单元结构图??９??
制造单元不仅能快速、高效地完成工艺路线及其复杂的零件加工，而且??整个单元的结构布局对于车间空间的占用也是极少的，是典型的“麻雀虽小，却??五官俱全”的智能制造设备。柔性制造单元的布局研宄，对于企业来说也是很有??必要的。合理的布局不仅能够节约车间空间，而且能缩短运输设备在其它设备之??间的行驶时间，进而缩短产品的加工周期及减少车间的能耗。目前相关学者根据??加工设备的摆放位置将柔性制造单元的结构布局方式主要划分为四种［３４］，分别??是直线型布局、Ｕ型布局、折线型布局及环形布局，如图２．２所示，具体选用哪??种结构的布局则由产品的属性确定。??Ｉ?＾?，?ｎ??Ｉ?！?；?？?？?ｉ??Ｉ?ｉ?ｉ??Ｉ?ｊｈ＂＊？?，?４?＾?ｊｍｉ?｜?署?Ｉ??ｉ?Ｍｔｊ?ｊａ｜?ｊｗ?ｊａｉｌ?－＾５??！?＇?！?ｍｍ?Ｍ?！??５?线?ｇ方局?！?！?＊＂＾５??！?１??Ｉ?Ｉ?布局??Ｉ?１?！?Ｉ??ｉ?１?！?丨??ｆ?１?Ｉ?１??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??丨?—丨；?爸；??Ｉ?－Ｃ—Ｉ！?ｉ?ｉ?１??一?ｉ?ｉ?ＪＨｉ?ＪＳｍ??ｉ?ｊｆｉｂｉ?１?＾ｉ??ｉ?－Ｃ－—?ｉ?，?ｉ??Ｉ?１?Ｉ?１??ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ??ｉ?抗线ａ冇局?ｉ?ｉ?＿＿＿?ｉ??，?｜?丨?环衫济／５３?｜??Ｉ?１?Ｉ?１??图２．２柔性制造单元布局??２．１．２柔性制造单元排程问题描述??柔性作业车间调度问题也是由传统车间调度问题衍生而来Ｐｉ，其问题的关??键在于对两个子问题的求解。一个
?第２章柔性制造单元生产排程关键理论概述???念最早是由美国先进制造协会提出，旨在将物资需求计划同车间现场作业建立??有效的联系。而随着ＭＥＳ在企业应用得到广泛的使用及收到很好的成效，逐渐??成为衔接企业上层企业资源计划管理系统（ＥＲＰ）?［３７］和底层生产设备过程控制系??统（ＰＣＳ）［３８］的桥梁，成为企业生产信息化三层架构的中间执行层，其形式如图２．３??所示。典型的生产数据在各层系统之间的流转如下诉述：当企业生产订单到来之??际，ＥＲＰ对订单进行处理，并根据企业现有的加工资源制定相关的加工计划。加??工计划一旦完成，ＥＲＰ将加工任务下达给执行层的ＭＥＳ，这样相关加工数据便??从ＥＲＰ与ＭＥＳ之间的数据接口流向ＭＥＳ；当ＭＥＳ接收相关加工计划后，组织??相关加工资源，对加工计划进行生产排产，下达加工命令；加工命令则通过接口??传递到底层控制系统ＰＣＳ，进而启动相关设备对生产计划进行加工。加工开始??后，与生产相关的实时数据则由ＰＣＳ系统导向ＭＥＳ，ＭＥＳ采集到车间加工数据??后，对数据进行一定的处理汇总，然后再反馈给上层的ＥＲＰ系统做相应的计划??调整。如此反复进行，形成一条闭环的信息通路。??企业资源计划系统￣￣￣｜??（ＥＲＰ）?｜??ＴＴ＾??＼７?１１??制造执行系统（ＫＳ；?Ｉ??Ｉ］??＼／?Ｕ??生产控制系统（ＰＣＳ）??图２．３生产信息系统三层架构??随着ＭＥＳ的应用方案逐渐地成熟，ＭＥＳ涵盖的功能也越来越多。通过对企??业实际生产加工过程的分析以及生产技术的发展，国际制造协会（ＭＥＳＡ）将ＭＥＳ??的功能划分为资源分配及状态管理、工序详细调度、过程管理、生产单
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能制造是“中国制造2025”主攻方向[J]. 周济. 企业观察家. 2019(11)
[2]一种融合模拟退火的遗传算法在柔性作业车间调度中的应用[J]. 王家海,吕程. 数字技术与应用. 2019(01)
[3]智能工厂综述与发展趋势探讨[J]. 何冠泯. 现代商贸工业. 2019(06)
[4]柔性作业车间调度的改进邻域结构混合算法[J]. 赵诗奎. 计算机集成制造系统. 2018(12)
[5]一种求解作业车间调度问题的改进遗传算法[J]. 何斌,张接信,张富强. 制造业自动化. 2018(08)
[6]求解柔性作业车间调度的GATOC混合方法[J]. 张国辉,吴立辉. 计算机工程与应用. 2015(23)
[7]Silverlight技术的研究[J]. 于茜,张媛媛,韩秉旭,潘媛. 电脑知识与技术. 2014(35)
[8]项目进度管理在模具制造中的应用研究[J]. 徐昊,万三军. 模具制造. 2014(04)
[9]基于多种群蚁群算法的柔性作业车间调度研究[J]. 薛宏全,魏生民,张鹏,杨琳. 计算机工程与应用. 2013(24)
[10]柔性作业车间多目标动态调度[J]. 刘爱军,杨育,邢青松,陆惠,张煜东,周振宇,吴光辉,赵小华. 计算机集成制造系统. 2011(12)
博士论文
[1]复杂机电产品高柔性数控生产单元构建与调度研究[D]. 赵东方.北京科技大学 2017
[2]单轨约束条件下多机器人柔性制造单元的建模与调度方法研究[D]. 聂小东.广东工业大学 2016
[3]柔性作业车间调度方法研究[D]. 张国辉.华中科技大学 2009
[4]基于神经网络的建模方法与控制策略研究[D]. 王俊国.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]机器故障下的柔性作业车间动态调度方法[D]. 陈超.江南大学 2019
[2]考虑行为特征的柔性制造单元干扰管理调度研究[D]. 高青.江苏科技大学 2019
[3]MES环境下生产调度问题的研究[D]. 沙利民.北京邮电大学 2019
[4]基于客户满意度的柔性制造单元重调度研究[D]. 苏利.江苏科技大学 2018
[5]基于混合遗传算法的柔性作业车间动态调度问题研究[D]. 黄歆雨.福州大学 2016
[6]基于APS的生产排程系统的设计与实现[D]. 张腾飞.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2016
[7]面向智能工厂离散型智能制造单元的研究[D]. 商滔.杭州电子科技大学 2016
[8]基于RIA Service的电梯数据管理系统的设计与实现[D]. 李靖.东北大学 2012
[9]遗传算法在多核系统上的性能分析和优化[D]. 丁孟为.上海交通大学 2012
[10]工业设计信息系统的设计与实现[D]. 李久来.华东师范大学 2011
本文编号：3556432
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１柔性制造单元结构图??９??
制造单元不仅能快速、高效地完成工艺路线及其复杂的零件加工，而且??整个单元的结构布局对于车间空间的占用也是极少的，是典型的“麻雀虽小，却??五官俱全”的智能制造设备。柔性制造单元的布局研宄，对于企业来说也是很有??必要的。合理的布局不仅能够节约车间空间，而且能缩短运输设备在其它设备之??间的行驶时间，进而缩短产品的加工周期及减少车间的能耗。目前相关学者根据??加工设备的摆放位置将柔性制造单元的结构布局方式主要划分为四种［３４］，分别??是直线型布局、Ｕ型布局、折线型布局及环形布局，如图２．２所示，具体选用哪??种结构的布局则由产品的属性确定。??Ｉ?＾?，?ｎ??Ｉ?！?；?？?？?ｉ??Ｉ?ｉ?ｉ??Ｉ?ｊｈ＂＊？?，?４?＾?ｊｍｉ?｜?署?Ｉ??ｉ?Ｍｔｊ?ｊａ｜?ｊｗ?ｊａｉｌ?－＾５??！?＇?！?ｍｍ?Ｍ?！??５?线?ｇ方局?！?！?＊＂＾５??！?１??Ｉ?Ｉ?布局??Ｉ?１?！?Ｉ??ｉ?１?！?丨??ｆ?１?Ｉ?１??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??丨?—丨；?爸；??Ｉ?－Ｃ—Ｉ！?ｉ?ｉ?１??一?ｉ?ｉ?ＪＨｉ?ＪＳｍ??ｉ?ｊｆｉｂｉ?１?＾ｉ??ｉ?－Ｃ－—?ｉ?，?ｉ??Ｉ?１?Ｉ?１??ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ??ｉ?抗线ａ冇局?ｉ?ｉ?＿＿＿?ｉ??，?｜?丨?环衫济／５３?｜??Ｉ?１?Ｉ?１??图２．２柔性制造单元布局??２．１．２柔性制造单元排程问题描述??柔性作业车间调度问题也是由传统车间调度问题衍生而来Ｐｉ，其问题的关??键在于对两个子问题的求解。一个
?第２章柔性制造单元生产排程关键理论概述???念最早是由美国先进制造协会提出，旨在将物资需求计划同车间现场作业建立??有效的联系。而随着ＭＥＳ在企业应用得到广泛的使用及收到很好的成效，逐渐??成为衔接企业上层企业资源计划管理系统（ＥＲＰ）?［３７］和底层生产设备过程控制系??统（ＰＣＳ）［３８］的桥梁，成为企业生产信息化三层架构的中间执行层，其形式如图２．３??所示。典型的生产数据在各层系统之间的流转如下诉述：当企业生产订单到来之??际，ＥＲＰ对订单进行处理，并根据企业现有的加工资源制定相关的加工计划。加??工计划一旦完成，ＥＲＰ将加工任务下达给执行层的ＭＥＳ，这样相关加工数据便??从ＥＲＰ与ＭＥＳ之间的数据接口流向ＭＥＳ；当ＭＥＳ接收相关加工计划后，组织??相关加工资源，对加工计划进行生产排产，下达加工命令；加工命令则通过接口??传递到底层控制系统ＰＣＳ，进而启动相关设备对生产计划进行加工。加工开始??后，与生产相关的实时数据则由ＰＣＳ系统导向ＭＥＳ，ＭＥＳ采集到车间加工数据??后，对数据进行一定的处理汇总，然后再反馈给上层的ＥＲＰ系统做相应的计划??调整。如此反复进行，形成一条闭环的信息通路。??企业资源计划系统￣￣￣｜??（ＥＲＰ）?｜??ＴＴ＾??＼７?１１??制造执行系统（ＫＳ；?Ｉ??Ｉ］??＼／?Ｕ??生产控制系统（ＰＣＳ）??图２．３生产信息系统三层架构??随着ＭＥＳ的应用方案逐渐地成熟，ＭＥＳ涵盖的功能也越来越多。通过对企??业实际生产加工过程的分析以及生产技术的发展，国际制造协会（ＭＥＳＡ）将ＭＥＳ??的功能划分为资源分配及状态管理、工序详细调度、过程管理、生产单
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能制造是“中国制造2025”主攻方向[J]. 周济. 企业观察家. 2019(11)
[2]一种融合模拟退火的遗传算法在柔性作业车间调度中的应用[J]. 王家海,吕程. 数字技术与应用. 2019(01)
[3]智能工厂综述与发展趋势探讨[J]. 何冠泯. 现代商贸工业. 2019(06)
[4]柔性作业车间调度的改进邻域结构混合算法[J]. 赵诗奎. 计算机集成制造系统. 2018(12)
[5]一种求解作业车间调度问题的改进遗传算法[J]. 何斌,张接信,张富强. 制造业自动化. 2018(08)
[6]求解柔性作业车间调度的GATOC混合方法[J]. 张国辉,吴立辉. 计算机工程与应用. 2015(23)
[7]Silverlight技术的研究[J]. 于茜,张媛媛,韩秉旭,潘媛. 电脑知识与技术. 2014(35)
[8]项目进度管理在模具制造中的应用研究[J]. 徐昊,万三军. 模具制造. 2014(04)
[9]基于多种群蚁群算法的柔性作业车间调度研究[J]. 薛宏全,魏生民,张鹏,杨琳. 计算机工程与应用. 2013(24)
[10]柔性作业车间多目标动态调度[J]. 刘爱军,杨育,邢青松,陆惠,张煜东,周振宇,吴光辉,赵小华. 计算机集成制造系统. 2011(12)
博士论文
[1]复杂机电产品高柔性数控生产单元构建与调度研究[D]. 赵东方.北京科技大学 2017
[2]单轨约束条件下多机器人柔性制造单元的建模与调度方法研究[D]. 聂小东.广东工业大学 2016
[3]柔性作业车间调度方法研究[D]. 张国辉.华中科技大学 2009
[4]基于神经网络的建模方法与控制策略研究[D]. 王俊国.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]机器故障下的柔性作业车间动态调度方法[D]. 陈超.江南大学 2019
[2]考虑行为特征的柔性制造单元干扰管理调度研究[D]. 高青.江苏科技大学 2019
[3]MES环境下生产调度问题的研究[D]. 沙利民.北京邮电大学 2019
[4]基于客户满意度的柔性制造单元重调度研究[D]. 苏利.江苏科技大学 2018
[5]基于混合遗传算法的柔性作业车间动态调度问题研究[D]. 黄歆雨.福州大学 2016
[6]基于APS的生产排程系统的设计与实现[D]. 张腾飞.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2016
[7]面向智能工厂离散型智能制造单元的研究[D]. 商滔.杭州电子科技大学 2016
[8]基于RIA Service的电梯数据管理系统的设计与实现[D]. 李靖.东北大学 2012
[9]遗传算法在多核系统上的性能分析和优化[D]. 丁孟为.上海交通大学 2012
[10]工业设计信息系统的设计与实现[D]. 李久来.华东师范大学 2011
本文编号：3556432
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