Job-shop類型機器人制造單元調度問題與算法研究.pdf

1、隨著全球化的競爭與市場環(huán)境迅速變化，為了滿足客戶多樣化和個性化的需求，不斷縮短的產品生命周期、削減在制品庫存和按時保質交貨等，促使企業(yè)越來越關注如何為車間生產制定合理的調度方案，以提升自身競爭力的同時，保證客戶滿意度。機器人制造單元調度問題作為經典作業(yè)車間調度問題的一種擴展，同時也是最困難的NP問題之一。機器人制造單元調度問題逐漸引起了到高?？蒲腥藛T和企業(yè)技術人員的重視，在機器人制造單元調度問題中，不僅要考慮機床加工工序排序，而且還要考

2、慮機器人搬運工序排序。因此，如何設計適合機器人制造單元調度問題的染色體編碼方式以及高效的初始解，是利用智能算法在求解機器人制造單元調度問題的關鍵。本文通過對已有染色體編碼方案的分析與總結，設計一種基于機器工序的分層調度方案，提高了初始解的質量。本文描述了機器人制造單元調度問題的基礎上，重點研究了job-shop類型機器人制造單元的相關調度問題，主要內容有以下幾個方面:
　　首先，從單元組成、單元特性、調度的各個約束以及單元中調度機

3、制出發(fā)，對job-shop類型機器人制造單元進行了全面的描述和分析。
　　其次，針對含單臺搬運機器人的job-shop類型機器人制造單元調度問題，考慮輸入/輸出緩沖區(qū)容量約束和工件在機床緩沖區(qū)上的先入先出(First In First Out，F(xiàn)IFO)管理規(guī)則，并結合機器人搬運的路徑規(guī)劃，no-move-ahead約束條件，建立了其數(shù)學模型和析取圖模型，以最小化最大完工時間為優(yōu)化目標。然后，使用分支定界方法求解，LINGO軟件編

4、程。最后驗證了算法的有效性和可行性。
　　再次，許多研究顯示單一算法較難解決復雜的調度問題，幾種優(yōu)化算法的合理混合或者改進算法能夠提供更強大的搜索能力。本文在遺傳算法的基礎上，引入局部領域搜索算法進行混合，求解帶多臺搬運機器人的job-shop類型機器人單元調度問題。從機器人數(shù)量角度出發(fā)，分析問題的特點，為提高初始種群的質量，采用分層調度和啟發(fā)式分配規(guī)則相結合的啟發(fā)式方法初始種群;然后，在帶單臺搬運機器人的job-shop類型機器

5、人制造單元的數(shù)學優(yōu)化模型以及析取圖模型基礎上進行改進，查找關鍵路徑和關鍵路徑上的機床塊、同一臺機器人的搬運工序塊及非同一臺機器人上相鄰搬運工序塊，對塊的塊首、塊內和塊尾工序采取移動和交換的策略來構造領域結構。通過基準算例進行測試，實驗結果證明算法是有效的。
　　最后，綜合以上的研究成果，結合課題組在廣東某模具企業(yè)開發(fā)的機器人制造單元的軟件系統(tǒng)，在原有系統(tǒng)平臺上開發(fā)了基于的C/S框架的機器人制造單元調度問題的原型系統(tǒng)，并對機器人制造