基于馬爾科夫排隊(duì)模型的流水車間調(diào)度問題研究.pdf

1、進(jìn)入二十一世紀(jì)隨著科技的快速發(fā)展，智能制造的普及，企業(yè)如何提高資源的利用率，增強(qiáng)對生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)變能力。車間調(diào)度作為智能制造的核心備受各領(lǐng)域?qū)W者關(guān)注成為研究熱點(diǎn)。研究出快速、高效調(diào)度方法可以提高制造系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。生產(chǎn)制造向智能化、高效化與全球化的方向發(fā)展。為了最大限度的提高資源利用率以及應(yīng)對突發(fā)隨機(jī)事件，本文構(gòu)建了兩類車間調(diào)度的排隊(duì)模型。
　　本文首先建立加工能力不等的馬爾科夫排隊(duì)模型對不同類型的機(jī)器進(jìn)行選擇優(yōu)化，分別對M/M/2

2、與M/M/3排隊(duì)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；其次，對帶有緩沖區(qū)流水車間中工件排隊(duì)時(shí)間較長，提出綜合優(yōu)先級排隊(duì)規(guī)則；最后，本文通過設(shè)置機(jī)器忙時(shí)與閑時(shí)（機(jī)器忙時(shí)生產(chǎn)力到達(dá)最大，機(jī)器閑時(shí)生產(chǎn)力為最小值）與工件的優(yōu)先級建立馬爾科夫排隊(duì)生產(chǎn)模型，根據(jù)各類工件的到達(dá)率調(diào)整機(jī)器生產(chǎn)力上下限與各類工件的優(yōu)先級，從而對生產(chǎn)成本進(jìn)行優(yōu)化。主要的研究內(nèi)容有：
　　（1）在機(jī)器加工能力不等的生產(chǎn)模型中，針對機(jī)器利用率低和工件平均等待時(shí)間較長的問題。首先，本文提出了

3、加工能力不等的馬爾科夫排隊(duì)模型，并設(shè)計(jì)了基于排隊(duì)理論加工能力不等的生產(chǎn)車間性能指標(biāo)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法。通過Matlab中的信號仿真模塊，對加工能力不等的馬爾科夫M/M/2與M/M/3排隊(duì)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明：針對加工能力不等生產(chǎn)車間本文采取的動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略提高了生產(chǎn)系統(tǒng)中機(jī)器的利用率，且加工能力越強(qiáng)的機(jī)器性能提高越多。同時(shí)該模型中工件的平均等待時(shí)間均有所下降，且經(jīng)過優(yōu)化加工能力越強(qiáng)的機(jī)器，在其加工工件的平均等待時(shí)間減少越多。

4、　?。?）本文針對流水車間中工件排隊(duì)等待時(shí)間長，提出了基于先到先服務(wù)與短作業(yè)優(yōu)先服務(wù)的綜合優(yōu)先級排隊(duì)模型。并對綜合優(yōu)先級排隊(duì)模型在Matlab平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著機(jī)器數(shù)量的增加，在三種排隊(duì)策略（先到先服務(wù)、短作業(yè)先服務(wù)、綜合優(yōu)先級服務(wù)）中工件的等待時(shí)間與隊(duì)列長度均有所下降，且先到先服務(wù)排隊(duì)策略下降的最快，綜合優(yōu)先級加工策略其次。在相同機(jī)器數(shù)下短作業(yè)優(yōu)先加工策略與綜合優(yōu)先級優(yōu)先服務(wù)策略能夠降低工件的等待時(shí)間以及等待隊(duì)長，在

5、相同的時(shí)間內(nèi)能加工更多的工件。隨著機(jī)器數(shù)的增加，綜合優(yōu)先級優(yōu)先服務(wù)策略各生產(chǎn)性能不斷提升逐步接近短作業(yè)優(yōu)先加工策略，同時(shí)綜合優(yōu)先級優(yōu)先服務(wù)策略兼顧工件的到達(dá)時(shí)間，將不會產(chǎn)生先到的工件一直等待的情況。
　?。?）針對調(diào)度問題中排隊(duì)成本以及生產(chǎn)成本過高的問題，本文提出了馬爾科夫排隊(duì)生產(chǎn)模型，并且通過差分進(jìn)化算法對成本模型進(jìn)行了優(yōu)化。通過馬爾科夫過程中的生滅過程推導(dǎo)出相關(guān)參數(shù)：隊(duì)列長度L、單位時(shí)間工件的到達(dá)頻率Ar、工件到達(dá)后的拒絕率R