多工艺路线的批量生产调度优化

以优化生产周期为目标,研究了多工艺路线的批量调度问题,提出了一种基于工序优先级的调度算法,并将该算法嵌入到遗传算法中,得到了全局优化的批量调度算法。遗传算法搜索最佳染色体,调度算法把染色体解码为调度。在调度算法中,采用了3种提高生产率的策略,即区分批量启动时间与工序加工时间,在工件到达机床之前做好准备工作;把一批工件分成多个小生产批次,每批次独立加工:一批工件加工部分后就运向后续加工机床,缩小后续机床的等待时间。仿真表明,该调度方法能取得较好结果。     

基于相邻交换复合蚁群算法的多产品供应链调度优化

为制定网络化制造模式下供应链合作成员间的动态调度策略,构建了由制造商、协同制造商和分销商组成的三层供应链动态调度模型。针对多产品多订单调度情况,在加工工序和交货期等约束条件下,构建由加工成本、半成品库存成本、成品库存成本、运输成本和延期惩罚成本等描述的调度模型,以寻求最优化的供应链运作时间、综合成本和客户需求服务水平。为解决多产品多订单加工顺序全排列与求解穷搜索所带来的时间过长的问题,采用单种群复合蚁群算法,运用总控制台判断订单类别以分配至待加工订单库,提出相邻交换因子调整订单顺序以提高蚁群寻优效率,并根据相邻交换的奇偶次数决定订单前移策略,避免出现死循环;同时,在供应链调度过程中考虑相同分销商的不同产品订单是否进行组合运输,通过将订单合并行为作为一特殊工序加以实现。实例仿真表明,该算法具有良好的求解性能和搜索速度,且调度模型具有合理性和实用性,可以为实际生产调度的优化决策提供参考。     

柔性作业车间动态调度方法研究

针对一类复杂工序的柔性作业车间的动态调度问题,提出了一种基于工序树的调度方案及算法。调度算法中采用多叉树形式的工序树,工序树是一种适用于作业车间调度的柔性工艺规划描述方法,工序树经过泛化和变形可以涵盖多种具体的工序样式。调度算法通过通信网络实时地获取加工车间中设备的工作状态,结合加工任务中所有产品的状态变迁,依据由加工任务的约束条件预先确定的优先调度规则,动态地生成加工任务作业进程表。算法实例的结果验证了调度方案及算法的有效性。     

基于UML的可重组制造系统的调度系统建模

采用多智能代理(Multi-Agent)技术进行可重组制造系统的调度研究,根据生产任务生成一个动态逻辑制造单元,生产调度是由调度部分对单元内的资源进行的,并分析了调度系统的工作工程.在此基础上,采用统一建模语言UML建立了系统的包图、类图、协作图.系统有两个包,动态逻辑制造单元包和调度包,每个智能代理(Agent)设计为一个类,分析了每个类的属性和操作,协作图则表示了不同对象间的相互协作和消息传递.选用建模工具Rational Rose2000建立系统的UML模型,并可生成系统的代码框架.     

基于遗传算法的配作齐停类调度约束处理技术

针对离散作业车间调度中的工序作业非独立以及资源非独占式占用的作业排产需求,提出面向配作及批处理的基于改进遗传算法的配作齐停类调度约束处理技术。通过分析配作、批处理、工艺顺序和设备能力等约束,建立了综合批处理设备的利用率和订单平均延误时间的目标模型。设计了一种综合适应配作和批处理约束的二维染色体编码方式,提出基于遗传算法的配作齐停类调度约束处理流程。结合配作和批处理约束所要求的工序级协调需求,提出一种面向配作约束的加工序列染色体调整机制,以及面向动态分批的合批染色体调整机制,解决了多工序间的加工时间齐停控制问题。最后结合工程实例验证了技术的有效性。     

混合流程企业的一种实用调度算法

以西北锆管有限责任公司的MIS系统(NWZ-MIS)的开发为背景,详细讨论了一种用于混合流程企业的实用调度算法。该算法的内容主要体现在以下几个方面:合并工艺文件中的相关工序,生成大工序工艺文件,使混合型加工从大工序的观点来看可近似为离散加工;以各工序的动态优先级和加工准备时间为参考完成静态调度:最后,讨论了算法中为增强调度柔性以解决该类企业加工调度中的某些特殊问题而采用的几种处理方法。     

订单加急扰动下柔性生产车间动态完全重调度

为了提高订单加急扰动时柔性生产车间重调度的效率,提出了基于邻域拥挤度淘汰NSGA-II算法和优先加工通道的重调度方案。针对订单加急扰动下重调度问题,建立了减少车间能耗和完工时间的双重优化模型。构造了多目标优化问题的邻域,提出了基于邻域拥挤度淘汰NSGA-II算法的柔性车间静态调度方法。当订单加急扰动发生时,设计了基于优先加工通道的完全重调度方案。使用Kacem02标准算例对静态调度性能测试,文章算法的优化目标极值小于标准NSGA-II算法和混合NSGA-II算法,说明该算法的优化能力更强。订单加急扰动后,优先加工通道和滚动遗传算法均将加急订单完成时间由18 min提前到14 min,但是前者保持了整体完工时间不变,而后者整体加工时间由18 min增加到20 min,结果表明优先加工通道在柔性车间重调度中具有更好性能。     

考虑串行工序紧密度的择时综合调度算法

针对目前综合调度算法在处理一般综合调度问题时为了兼顾加工工艺树中工序的并行处理,忽略串行工序之间紧密度,影响调度结果的问题,提出考虑串行工序紧密度的择时综合调度算法。该算法提出工序序列排序策略,从工艺树的整体结构出发,将其划分成内部工序只具有串行关系的工序序列,根据工序序列的长短确定其调度顺序;提出择时调度策略,结合工艺树自身特点,为调度工序选择若干合法加工时间点,分别在每个时间点调度工序,得到该工序的试调度方案集合,从其中选择加工总用时最小的方案作为工序调度方案,若不唯一,则选择工序加工时间最早的方案。实例表明,该算法既保证并行工序的并行处理,又有效提高串行工序的紧密度,优化了综合调度的结果。     

基于交货期紧迫度的综合调度算法

为解决开始时间与交货期都不相同的多品种小批量复杂产品综合调度问题,提出基于交货期紧迫度的综合调度算法。该算法根据产品加工的开始时间由前到后排序调度;当存在多产品开始时间相同时,根据产品优先加工的紧迫度,确定它们的调度次序;如果存在紧迫度相同的产品,将按交货期由早到晚排序调度;若交货期也相同,则将它们虚拟成一个产品统一调度;对被调度产品采用长路径策略和短用时策略确定其各工序的调度次序,并结合设备工序紧凑法确定工序的开始时间。该算法结合产品紧迫度和设备工序紧凑法的优点,使开始时间不同的多产品在尽量减少设备空闲时间的情况下,按交货期完工。理论分析和实例表明,该算法可在二次复杂度内给出较合理的综合调度方案。     

基于双层遗传编码的柔性作业车间自适应重调度研究

针对不确定环境下的柔性作业车间调度,设计了能适应订单异动、操作延时和机器故障等3种常见扰动类型的重调度方法。通过设置可用机器集和操作时间等基本参数,制定各扰动单独或组合发生后基本参数的更新策略,建立了面向3种不确定扰动类型的自适应重调度框架;结合工序码和机器码形成了一种双层染色体编码,该编码能有效表征上述系统参数,实现自适应重调度;利用遗传算法,通过选择算子寻优及交叉变异算子的种群拓展实现全局优化。400个具有不同规模的实例证明了该重调度方法所得方案可信,计算时间可控,能有效应用于生产实际。     

Multi-agent-based fuzzy scheduling for shop floor

This paper deals with a multi-agent architecture of agile manufacturing system and a hybrid strategy for shop floor scheduling. Firstly, it proposes a distributed multi-agent-based manufacturing structure, which has characteristics of self-determination and distribution grounded on multi-agent as well as control and harmony grounded on hierarchical structure or dynamic logical unit. Then, based on the fuzzy theory and method, it studies a hybrid shop floor scheduling strategy that combines fuzzy programming with fuzzy contract net protocol. The hybrid strategy has both virtues of precision of static programming and flexibility of contract net protocol.     

基于多Agent的虚拟企业调度研究与实现

针对虚拟企业制造环境的不确定性、动态性和复杂性，运用多Agent技术实现生产调度系统的反应性和智能性．构建了虚拟企业生产调度系统体系结构；通过Agent能力匹配来实现任务分解；采用基于合同网的协商和多属性决策来解决虚拟企业调度问题中的任务分配和协作，利用集成的优化算法来自动处理调度优化问题，并进行了原型系统的开发。     

RESEARCH ON CAPP／SCHEDULING INTEGRATION MULTI-AGENT SYSTEM MODEL AND IMPLEMENTATION

A design methodology fOr multi-agent systems is proposed. The systemic framework ofCAPP and scheduling integrated multi-agent system according to design methodology is researched.Agent model, composition model and cooperation model are discussed respectively in the multi-agentsystem.Static composition model and dynamic running model of CAPP and scheduling integrated     

基于阈值和可用度的合同网协议改进方案研究

针对合同网协议在解决大规模多智能体系统的任务分配问题时所表现出的协商效率低、信息量大等不足,提出了一种基于投标阈值和可用度的合同网协议改进方案.该方案对参与者的投标数量设置了阈值,以限制其不必要的投标,并通过最大化参与者接受适当数目的任务授权的概率来确定阈值;给出了当参与者能力为任何值时均适用的可用度定义,并将其引入到发起者评价过程中,与任务完成质量加权综合,形成新的标书评价函数;并基于系统中总任务数和总能力值的分析,得到可用度权重的计算公式.模拟实验结果表明,该改进方案能有效地提高大规模多智能体系统中合同网协议的性能.     

基于模糊聚类的Q-学习在动态调度中的应用

针对动态多机调度问题,构建了一种多智能体动态调度系统.该系统基于改进合同网机制,由作业对设备的可用时间段进行竞标.为了保证设备钾能体能够根据当前系统所处的瞬时状态选择合适的中标作业,提出了一种自适应标书选择策略.该策略考虑动态调度环境下系统状态空间过大的特点,通过提取系统状态特征,采用模糊聚类的方式,降低系统状态空间维数,然后令设备智能体根据聚类状态进行Q-学习.仿真结果表明,基于模糊聚类Q-学习的标书选择策略优于单一标书选择规则,能够提高调度系统对动态调度环境的适应能力.     

基于多代理和规则调度的敏捷调度系统研究

研究了在敏捷制造环境下制造车间过程的动态调度问题,针对敏捷化调度的特殊要求,提出了综合运用多代理机制与规则调度实现敏捷化制造车间生产过程动态调度的方法,建立了基于多代理生产组织和运行模式的生产过程动态调度系统框架结构,研究了在多代理结构的基础上实现规则调的方法,创建了适应实际生产环境的代理的模型结构,并以一类敏捷加工车间动态调度的仿真研究说明所提出方法的思路和可行性。     

基于遗传算法和模型仿真的调度规则决策方法

为了完成特定生产环境下的调度规则选择问题,提出一种将遗传算法和过程仿真相结合的调度规则求解方式。在该求解方式中,遗传算法采用分段整数编码,每个染色体都代表一组可用于描述具体调度方案的规则组合;遗传操作包括选择、交叉、变异三种类型;为获得适应度函数值,利用基于某扩展Petri网的生产过程模型进行仿真,以在每一代种群中,得到与每个染色体相对应的各项性能指标值,进而以一种集成层次分析法和方案模糊评判的决策优化方法求取相应的适应度函数值。另外,为了改善串行遗传算法不切实际的解答时间,用主从式并行遗传算法代替传统遗传算法,保证了解在时间上和质量上的可行性。     

面向代理的半导体生产线建模技术研究

为了有效分析和评价基于多代理的半导体生产线调度与控制性能,提出了面向代理的有色赋时Petri网的半导体生产线建模方法。将设备代理内部行为进行封装,建立了设备代理的有色赋时Petri网模型。同时,将半导体生产线多代理模型按层次划分为设备代理层、设备组层和系统层,有效地降低了模型的复杂性,提高了模型的可重用性。建立了分布式半导体生产线仿真平台,以实现基于面向代理的着色赋时Petri网的半导体生产线仿真定量分析与评价。以上海某半导体制造企业6英寸晶圆生产线为例,其仿真结果验证了建模与仿真的有效性。     

基于多Agent的多任务协作时间调度算法研究

为了合理安排多任务合作中的时间,设计了基于多Agent通信的多任务协作时间调度算法,实现了额外代价最小化和窗口时间内完成任务最大化。其中,算法的求解过程利用了0-1背包问题的最优值和最优解;对0-1背包问题的求解利用了改进的编码和进化的遗传算法,提高了运算的准确性。多任务协作时间调度算法的应用,有效地最小化了系统的额外代价,实现了多Agent系统的优化。     

基于多Agent的Job Shop调度方法研究

针对Job Shop调度问题，提出基于多Agent的车间调度模型，实现调度甘特图的自动生成。在此基础上，设计了多Agent分组协作机制；实现了多目标优化调度，提高了调度优化算法的实用性和优化效果；分析了车间调度中各类干扰因素的特点，实现动态调度，提高了系统的适应性和健壮性。最后给出了实例验证。