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基于离散和混合模型的生产调度若干问题研究

作　者: 王景华
导　师: 韩江洪
学　校: 合肥工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 生产调度 M-Petri网遗传算法离散制造系统混合型生产方式
分类号: TH186
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
下　载: 3次
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内容摘要

制造执行系统是现代制造企业信息化的一个重要阶段,而生产调度问题是制造执行系统的研究核心,对于该问题的解决程度直接关系到企业的生产效率和活力。早在上个世纪初,人们就开始对该问题展开研究。但是由于生产调度问题的复杂性,目前该问题仍然存在着很多值得研究的要点。本论文从生产调度问题中的离散型生产方式和混合型生产方式两种不同的分类入手,分别从建模方法和求解方法两个侧重点上进行研究,并建立了基于M-Petri网的离散生产调度系统和基于遗传算法的混和生产调度系统。论文的主要工作如下：(1)探讨了生产调度问题中的关键研究内容,分析了离散型生产调度系统和混合型生产调度系统的构造及常见的调度目标,概括总结了常见的研究生产调度的建模方法和求解方法,研究各种方法的理论及应用；(2)针对于离散型生产调度系统,采用基于层次化和面向对象思想的M-Petri网对问题进行建模,然后根据其不同特点采用调度规则组合的优化方案,针对动态生产调度问题,提出建立调度规则知识库。根据实际生产的需要,通过选择不同的调度规则组成目标函数,实现调度动态化、多目标化。最后对一个具体实例进行分析,证明了该模型的动态性和有效性；(3)针对于混合型生产调度系统,选用遗传算法作为问题的求解工具,并设计了一种自适应遗传算法来弥补标准遗传算法中存在的缺陷,给出了自适应遗传算法在该调度问题中的应用步骤。然后,对订单型企业中常见的插单现象,给出了企业插单问题的处理流程,建立了插单问题的数学模型。最后,通过实例来进一步分析所设计的方法在混合生产型企业生产调度中的应用。

全文目录

致谢  9-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
目录  12-15
插图清单  15-17
表格清单  17-19
第一章绪论  19-29
  1.1 课题研究概况  19-20
  1.2 课题研究背景  20-26
    1.2.1 制造执行系统MES的基本概念  20-21
    1.2.2 制造执行系统的研究与应用现状  21-23
    1.2.3 制造执行系统中的核心问题  23-24
    1.2.4 生产调度问题的研究背景  24-26
  1.3 课题研究目的和意义  26
  1.4 论文主要内容及结构  26-29
第二章生产调度系统及数学模型  29-47
  2.1 车间生产调度  29-35
    2.1.1 生产调度的概念和内容  29-30
    2.1.2 车间生产调度基本模型  30-31
    2.1.3 静/动态生产调度基本模型数学描述  31-33
    2.1.4 生产调度问题的分类  33-35
  2.2 离散制造生产调度模型及确立  35-38
    2.2.1 离散制造系统的构成  35-36
    2.2.2 离散制造生产调度子系统的划分  36-37
    2.2.3 离散制造生产调度的指标  37-38
  2.3 混合生产过程调度模型及确立  38-46
    2.3.1 混合生产过程模型探究  38-40
    2.3.2 混合生产过程中连续生产单元的研究  40-42
    2.3.3 缓冲区在制品转运过程分析  42-43
    2.3.4 混合生产过程模型分析  43-45
    2.3.5 混合生产过程模型建立的基本要求  45
    2.3.6 本节小结  45-46
  2.4 本章小结  46-47
第三章生产调度问题中的数学方法及设计技术  47-65
  3.1 生产调度建模基Petri网  47-54
    3.1.1 普通Petri网  47-50
    3.1.2 高级Petri网  50-54
  3.2 多目标决策方法  54-58
    3.2.1 多目标决策分类  54-55
    3.2.2 标量化定理  55
    3.2.3 多目标求解方法  55-56
    3.2.4 评价函数法  56-57
    3.2.5 权系数确立方法  57-58
  3.3 生产调度问题中的常见算法  58-64
    3.3.1 禁忌搜索算法  59
    3.3.2 迭代局部搜索算法  59-60
    3.3.3 蚁群优化算法  60-61
    3.3.4 变邻域搜索算法  61
    3.3.5 遗传算法  61-62
    3.3.6 模拟退火算法  62-63
    3.3.7 粒子群算法  63-64
  3.4 本章小结  64-65
第四章基于M-Petri网的离散生产调度系统研究  65-95
  4.1 离散制造系统M-Petri网建模  65-75
    4.1.1 系统分析  65-66
    4.1.2 对象划分  66-67
    4.1.3 构建各个对象的Petri网  67-74
    4.1.4 系统集成的OPN模型  74-75
  4.2 生产调度规则知识库  75-81
    4.2.1 生产调度规则知识库结构  75-76
    4.2.2 调度的影响因素  76-77
    4.2.3 调度目标  77-79
    4.2.4 调度目标函数及其约束条件  79-81
  4.3 实例分析  81-86
    4.3.1 实例描述  81-82
    4.3.2 基于M-Petri网的实例建模  82-85
    4.3.3 调度优化  85-86
  4.4 应用仿真  86-93
    4.4.1 仿真模型元素的定义  87-88
    4.4.2 运行结果  88-93
  4.5 本章小结  93-95
第五章基于遗传算法的混合生产调度系统研究  95-117
  5.1 混合生产过程及数学模型  95-98
    5.1.1 连续生产单元的数学模型  95-96
    5.1.2 混合生产过程的数学模型  96-98
  5.2 混合生产调度系统业务流程分析  98-105
    5.2.1 混和生产调度问题的复杂性和技术瓶颈  98
    5.2.2 标准遗传算法分析  98-101
    5.2.3 混合生产过程模型的遗传算法求解  101-105
  5.3 企业插单问题的生产调度模型分析  105-109
    5.3.1 企业插单问题描述  105-108
    5.3.2 混合生产型企业插单生产调度数学模型  108-109
  5.4 实例分析  109-116
    5.4.1 实例描述  109-111
    5.4.2 模型求解  111-116
  5.5 本章小结  116-117
第六章总结与展望  117-119
  6.1 论文研究总结  117
  6.2 未来研究展望  117-119
参考文献  119-127
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况  127-128

基于离散和混合模型的生产调度若干问题研究

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