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考虑多阶段维护且加工时间可变的车间作业调度问题研究

作　者: 蒋志高
导　师: 董明
学　校: 上海交通大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 时间窗维护学习效应车间作业调度虚拟维护基于群的变邻域搜索算法基于变邻域的混合粒子群算法
分类号: F224
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

车间作业调度是根据生产需求以及资源配置情况,对车间的生产过程制定作业调度控制计划。车间作业调度问题是一类典型的组合优化问题,其在工程领域具有非常重要的应用意义。面对日益激烈的竞争环境,尤其是在制造邻域,企业都在致力于对生产运营的科学管理与优化,研究如何利用优化技术来制定有效的生产调度方案。而有效的车间作业调度方案,能够大大的提升车间资源的利用率以及生产效率。因此,车间作业调度问题的研究对实现企业的先进制造以及企业效益的提升都具有十分重大的现实意义。本文解决了考虑多阶段时间窗周期性维护策略的情况下,因工件加工存在着学习效应而导致的加工时间可变时,目标函数为最小化Makespan的单机和并行机两种环境的车间调度问题。其中,时间窗周期性维护是一种更具广泛意义的维护策略,常见的维护策略,如固定周期维护与柔性周期维护都是其特例。由于机器维护次数是与工件数量大小相关的,其值是不确定的。为此,本文首次提出了虚拟维护的概念,利用维护次数的上界来建模。然后,对单机调度问题,给出了改进的变邻域搜索算法,基于群的变邻域搜索算法,并以一种基于最优解性质的启发式算法的解来作为初始解,以此来提高效率;对并行机环境的调度问题,提出了基于变邻域搜索的混合粒子群算法,该算法结合了变领域搜索能不断跳出局部最优的优势以及粒子群算法能在局部搜索与全局搜索取得较好平衡的优点。最后,通过大量的仿真实例,验证了两种改进后的算法在求解相应问题上都有很优异的表现。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 研究现状  12-14
  1.3 论文的研究内容  14-15
  1.4 本章小结  15-16
第二章车间作业调度问题的理论基础  16-28
  2.1 车间作业调度问题概述  16-21
    2.1.1 车间作业调度问题的概念  16-18
    2.1.2 车间作业调度问题的分类  18-19
    2.1.3 车间作业调度问题的特点  19-21
  2.2 车间作业调度问题的求解算法概述  21-23
  2.3 预防性维护策略  23-25
  2.4 学习效应  25-26
  2.5 本章小结  26-28
第三章单机环境下的调度问题建模与算法求解  28-43
  3.1 问题模型及最优解性质  28-34
    3.1.1 名次解释与符号说明  28-30
    3.1.2 最优解性质与定理  30-32
    3.1.3 模型  32-34
  3.2 算法研究与设计  34-39
    3.2.1 LPT-SPT 启发式算法  35
    3.2.2 P-VNS 算法  35-39
  3.3 仿真实验与分析  39-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章并行机环境下的调度问题建模与算法求解  43-63
  4.1 问题模型  43-46
    4.1.1 符号说明  43-44
    4.1.2 模型  44-46
  4.2 粒子群算法概述  46-53
    4.2.1 粒子群算法的基本原理  47-49
    4.2.2 粒子群算法的基本流程与算法的设计步骤  49-51
    4.2.3 粒子群算法的群体智能分析  51-53
  4.3 基于VNS 的混合粒子群算法  53-59
    4.3.1 引入轮盘赌的PPS 混合粒子编码方式  53-58
    4.3.2 基于VNS 的混合粒子群算法流程  58-59
  4.4 仿真实验与分析  59-61
  4.5 本章小结  61-63
第五章全文总结  63-65
  5.1 主要结论  63-64
  5.2 研究展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  69

考虑多阶段维护且加工时间可变的车间作业调度问题研究

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