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加工负荷不均衡的混合流水车间调度

作　者: 刘萍萍
导　师: 刘海
学　校: 山东大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: HFSUW 分解协调调度随机机器故障预测调度效果分析
分类号: TP18
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在大规模复杂的现代生产系统中,如何经营管理、组织生产成为决策者关注的重点。车间调度是生产调度的重要组成部分,合理的车间调度不仅可以提高生产效率,降低生产成本,还可以为车间外部的活动计划提供准确的相关信息。对车间调度的研究成果不仅可以指导实际生产,还可以推广到其他涉及资源分配的领域。因此,对车间调度问题的研究具有重大的理论意义和现实意义。混合流水车间调度问题是一类重要的车间调度问题,在实际生产中有广泛的应用,尤其是在制造业和装配业,因此一直是生产管理者和调度理论研究者关注的重点。约束理论指出,为了减少随机波动对生产的影响,实际生产线应设计为不均衡的。为了使研究接近生产实际,本课题研究加工负荷不均衡的混合流水车间(Hybrid Flow Shop with Unbalanced Workload, HFSUW)调度问题。本课题主要做了以下两方面工作：(1)确定环境下的HFSUW调度。分析了HFSUW车间的特点,利用分解协调调度方法进行调度。根据车间中各阶段的加工负荷及各阶段在工艺路径中的位置,将HFSUW分解为上游非瓶颈阶段、瓶颈阶段和下游非瓶颈阶段。首先松弛上游非瓶颈阶段机器的加工能力,对瓶颈阶段进行调度。然后根据瓶颈阶段的调度结果,将瓶颈阶段和上游非瓶颈阶段协调调度。最后,调度下游非瓶颈阶段。仿真结果表明,分解协调调度算法在求解HFSUW调度问题时,在与下界的平均偏离量和最大偏离量两方而具有一定优越性。(2)随机机器故障下的HFSUW预测调度。将确定环境下的HFSUW调度作为初始调度,分析随机机器故障发生的位置对初始调度的影响。令故障分别发生在上游非瓶颈阶段、瓶颈阶段和下游非瓶颈阶段,考察故障发生在不同阶段对调度产生的影响。当故障发生后,采用右移重调度方法对未加工工件进行重调度。仿真实验表明,发生在瓶颈阶段的机器故障对调度性能指标的影响最大。为了减小发生在瓶颈阶段的机器故障产生的影响,采用插入空闲时间法生成HFSUW预测调度。为了考察插入的空闲时间长度和位置对预测调度的影响,设计了三种空闲时间插入法。预测调度的预测性是通过工件的计划完成时间和实际完成时间的绝对偏离的平均值来度量的。仿真实验表明,当机器故障发生在工件加工序列前三分之二位置时,三种预测调度虽然牺牲了部分性能指标,但是对机器故障都具有很好的预测性。综合考虑预测调度的效率指标和预测性指标,在瓶颈阶段插入与排序无关空闲时间所产生的预测调度优于其他的预测调度。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第1章绪论  12-24
  1.1 引言  12-13
  1.2 车间调度问题的描述及混合流水车间调度的研究意义  13-14
    1.2.1 车间调度问题的特点和分类  13-14
    1.2.2 混合流水车间调度问题的研究意义  14
  1.3 生产过程中的不确定因素  14-15
  1.4 车间调度问题的度量指标及调度策略  15-19
    1.4.1 车间调度问题的度量指标  15-16
    1.4.2 确定环境下的车间调度策略  16-17
    1.4.3 不确定环境下的车间调度策略  17-19
  1.5 车间调度问题的求解方法  19-20
  1.6 混合流水车间研究现状及存在的问题  20-22
  1.7 论文的研究内容及章节安排  22-24
第二章确定环境下加工负荷不均衡的流水车间调度  24-36
  2.1 引言  24
  2.2 HFSUW的一般描述  24-26
  2.3 分解协调调度方法  26-27
  2.4 采用分解协调调度方法的HFSUW调度  27-29
  2.5 算法设计  29-31
  2.6 仿真测试及结果分析  31-35
  2.7 本章小结  35-36
第3章随机机器故障下加工负荷不均衡的混合流水车间调度  36-53
  3.1 引言  36-37
  3.2 随机机器故障对确定环境下HFSUW调度的影响  37-45
    3.2.1 机器故障的影响  37-39
    3.2.2 仿真实验及结果分析  39-45
  3.3 随机机器故障下HFSUW预测调度  45-49
    3.3.1 预测调度的度量指标  45-46
    3.3.2 插入空闲时间方法  46-48
    3.3.3 预测调度的生成  48-49
  3.4 随机机器故障下的HFSUW实际调度  49
  3.5 仿真测试及结果分析  49-52
  3.6 本章小结  52-53
第4章总结与展望  53-55
  4.1 总结  53-54
  4.2 展望  54-55
参考文献  55-62
致谢  62-63
附录  63-65
攻读硕士学位期间已发表的学术论文  65
作者攻读硕士学位期间参加的科研项目  65-66
学位论文评阅及答辩情况表  66

加工负荷不均衡的混合流水车间调度

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