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分布式调度算法在车间调度问题中的应用研究

作　者: 昝堃
导　师: 邵新宇；高亮
学　校: 华中科技大学
专　业: 工业工程
关键词: 分布式调度作业车间 Agent 数学规划拍卖机制
分类号: F224
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 221次
引　用: 1次
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内容摘要

由于生产车间设备的增加、产品的多样性以及加工方法的多变性,使得制造系统的运行日益复杂。因此,车间调度更多地表现为动态调度问题。如何寻求一种有效的动态调度方法已成为当前的研究热点。目前在这方面的研究多是从集中控制的角度。集中控制的调度思想解决实际的调度问题存在一些缺陷。本文认为由于目前实际企业中的制造系统已经是分布式的结构,自然需要相应的分布式调度方法。而且分布式的结构处理动态调度问题,比起集中式调度有天然的优势。本文在纯分布式的结构下,研究了分布式调度算法在车间调度问题中的应用。为了使研究更贴近实际生产,研究都以工件提前和拖期完工惩罚值最小为调度目标。本文将0-1整数规划方法、拉格朗日松弛算法和次梯度算法这些数学规划的方法引入到市场拍卖机制中,作为分布式调度算法中各个Agent之间的协商机制,使分布式调度算法求解车间调度问题具备了严格的数学基础。本文提出的分布式调度算法分别求解了单机调度问题、作业车间调度问题和车间动态调度问题,计算结果证明其可行和具备较高的求解质量。该分布式调度算法能够成功求解作业车间调度问题和作业车间动态调度问题,表明该算法具备求解其它常见车间调度问题的能力。本文首先将分布式调度算法应用到求解单机调度问题中。通过实例验证了本文提出的分布式调度算法求解单机调度问题的可行性与求解质量。其次再利用分布式调度算法求解作业车间调度问题。通过计算实验验证了该分布式调度算法不仅具备求解作业车间调度问题的能力,并且具有较好的求解质量。最后本文应用该分布式调度算法求解了车间动态调度问题。分别研究了求解临时工件插入和机器故障这两类典型动态事件的车间动态调度问题。并且分别在单机调度和作业车间调度两种环境中通过计算实验验证了本文提出的分布式调度算法求解车间动态调度问题的能力,并且显示了该分布式调度算法在处理实际车间调度问题中的潜力。本文的研究使调度目标更符合实际生产需求;并且使分布式调度算法中的协商机制在数学规划方法指导下,具备了优化的可能性。本文的研究应用该分布式调度算法成功求解了几种典型车间调度问题和车间动态调度问题,从而为进一步求解实际生产中的动态调度问题提供了一种有效的算法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 课题研究背景和意义  8-9
  1.2 车间动态调度研究综述  9-16
  1.3 本文主要工作与结构  16-18
2 分布式调度算法在单机调度问题中的应用研究  18-33
  2.1 引言  18
  2.2 单机调度问题描述  18
  2.3 单机调度问题整数规划建模  18-20
  2.4 分布式算法求解单机调度问题机制  20-27
  2.5 计算实验与结果  27-32
  2.6 本章小结  32-33
3 分布式调度方法在作业车间调度问题中的应用研究  33-49
  3.1 引言  33
  3.2 作业车间调度问题描述  33-34
  3.3 作业车间调度问题整数规划建模  34-36
  3.4 分布式调度算法求解作业车间调度问题机制  36-41
  3.5 计算实验与结果  41-48
  3.6 本章小结  48-49
4 分布式调度算法在动态调度问题中的应用研究  49-58
  4.1 引言  49
  4.2 动态调度问题描述  49
  4.3 分布式调度算法求解单机动态调度问题的机制  49-51
  4.4 单机动态调度问题的计算实例与分析  51-53
  4.5 分布式调度算法求解作业车间动态调度问题的机制  53-55
  4.6 作业车间动态调度问题的计算实例  55-56
  4.7 本章小结  56-58
5 全文总结与展望  58-60
  5.1 全文总结  58-59
  5.2 研究展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
附录攻读学位期间发表学术论文目录  65

分布式调度算法在车间调度问题中的应用研究

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