一類混合車間集成調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題研究.pdf

1、目前，車間調(diào)度研究大多集中在Job Shop Scheduling或Flow Shop Scheduling等典型的單一調(diào)度問(wèn)題，而關(guān)于混合車間調(diào)度的研究在文獻(xiàn)中則較為鮮見(jiàn)。另外，傳統(tǒng)研究中一般沒(méi)有集成考慮計(jì)劃與調(diào)度這兩個(gè)緊密相關(guān)、互相影響的環(huán)節(jié)。本文針對(duì)多品種小批量生產(chǎn)方式下包含柔性工藝路線的混合車間（兼具Job Shop和Open Shop調(diào)度特點(diǎn)）的集成調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了探索研究。研究工作大致總結(jié)如下:
　　(1)首先基于車間計(jì)

2、劃與調(diào)度實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，提出了車間計(jì)劃與調(diào)度集成框架。然后通過(guò)對(duì)一個(gè)混合車間內(nèi)加工與裝配生產(chǎn)過(guò)程的詳細(xì)分析，提出了一類兼具Job Shop和Open Shop調(diào)度特點(diǎn)的混合車間集成調(diào)度問(wèn)題。與傳統(tǒng)研究不同的是，該類問(wèn)題考慮了實(shí)際加工和裝配過(guò)程中可能存在的柔性工藝路線。針對(duì)此類調(diào)度問(wèn)題，提出了混合車間集成調(diào)度的通用數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)對(duì)于多層次產(chǎn)品的集成調(diào)度問(wèn)題，考慮到生產(chǎn)能力、加工順序、交貨期、加工調(diào)整時(shí)

3、間和運(yùn)輸時(shí)間等約束，以生產(chǎn)過(guò)程中的懲罰成本最小化為目標(biāo)，建立了該問(wèn)題的混合整數(shù)規(guī)劃模型。針對(duì)該模型設(shè)計(jì)了遺傳算法進(jìn)行求解，采用包含加工順序和加工機(jī)器信息的兩維隨機(jī)鍵編碼方式，設(shè)計(jì)并提出相應(yīng)的調(diào)度生成器進(jìn)行編碼和解碼，以保證可行解的生成。運(yùn)用該算法對(duì)不同規(guī)模的算例進(jìn)行求解，并與利用CPLEX優(yōu)化軟件所得的精確解進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證了所提模型和算法的有效性，同時(shí)計(jì)算結(jié)果表明所提遺傳算法在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，可以獲得總體上更好的求解質(zhì)量。

4、　　(3)針對(duì)多目標(biāo)集成調(diào)度問(wèn)題，分別以機(jī)器空閑時(shí)間和訂單提前或延遲成本最小為目標(biāo)，建立了多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃模型。為求解該模型，通過(guò)模糊偏好策略將這兩個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單一目標(biāo)。采用拓?fù)渑判蛏晒ば蛐蛄?，提出了基于偏好的自適應(yīng)遺傳算法。設(shè)計(jì)算例驗(yàn)證了所提模型和算法的有效性，測(cè)試結(jié)果還表明隨著問(wèn)題規(guī)模的增加，自適應(yīng)算法相比于標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的優(yōu)勢(shì)更趨明顯。
　　(4)針對(duì)包含工序外協(xié)的集成調(diào)度問(wèn)題，以最小化makespan為目標(biāo)，建立了此類調(diào)

5、度問(wèn)題的整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。提出了一個(gè)遺傳算法與模擬退火算法相結(jié)合的混合啟發(fā)式算法對(duì)此模型進(jìn)行求解，提出在工序級(jí)進(jìn)行排程的加工序列生成策略，從而顯著增加模型的可行解空間;并在算法中引入階段進(jìn)化的思想，以確定模擬退火算法調(diào)用的時(shí)機(jī)，從而提高算法的運(yùn)行效率。算例的計(jì)算結(jié)果表明相對(duì)于文獻(xiàn)中另外兩種算法，本文所提出的混合啟發(fā)式算法總體上具有更好的求解性能。
　　(5)針對(duì)包括多個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品和多級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的生產(chǎn)-分銷計(jì)劃問(wèn)題，以供應(yīng)鏈總成本

6、和運(yùn)行時(shí)間最小化為目標(biāo)，考慮到供應(yīng)鏈系統(tǒng)中庫(kù)存平衡、運(yùn)輸平衡、生產(chǎn)平衡等約束要求，建立了供應(yīng)鏈協(xié)同計(jì)劃的整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。通過(guò)混合仿真和解析模型的迭代求解來(lái)獲得更接近生產(chǎn)實(shí)際的最優(yōu)生產(chǎn)和分銷計(jì)劃。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)算例的求解驗(yàn)證了所提仿真-解析相結(jié)合混合方法的合理性和有效性。
　　(6)為了對(duì)文中所提出的方法和模型進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證，結(jié)合某電機(jī)企業(yè)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了混合車間生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度集成優(yōu)化的原型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度集成優(yōu)化的建