加工车间生产物流时间瓶颈的调度研究

针对一类具有生产物流时间瓶颈的加工车间调度问题,给出了基于加工单元和运输单元的时间瓶颈环节确定方法,采用以最大批量响应时间最小为优化目标,建立了基于生产物流时间瓶颈的加工车间调度模型;为了求解该调度模型,设计了一种基于模拟退火的混合粒子群算法,该算法采用分段整数编码的方法,并在模拟退火算法中引入变温参数来提高算法效率.通过仿真,分别采用PSO和PSO-SA对所建立的调度模型进行了求解.研究结果表明,PSO-SA算法求解效率高且该算法的稳定性好,同时验证了该模型和算法的有效性、广泛性.     

基于工序成本的集成协作计划与调度模型研究

针对有多条生产加工路线而受加工能力和合作伙伴的制约的生产类型,提出了一个基于工序成本的新型集成协作计划与调度模型。该模型有效地解决了加工能力不足,部分工件可以外包,部分工件自行加工的不固定调度集的调度问题,在给定的生产周期依据工序成本规划出生产成本最低的工件调度组合。综合运用改进的遗传算法和启发式规则求解模型,在实现工艺路线决策的同时,确定了工序成本,以及总成本,保证了计划的可行性和调度的一致性。最后,应用设计出的算例完成了仿真演算,验证了模型的有效性和正确性。     

加工时间可控的多主体调度问题

为了解决加工时间可控条件下的并行机调度问题,设计了一种基于重复叫价组合拍卖的多主体调度机制.该机制将组合拍卖的一般形式与机器调度的建模技术相结合,将可控加工时间引入竞胜标模型,使生产资源得到更加有效的配置;在价格更新方法上,设计了一种基于次梯度的自适应价格更新机制,提高了拍卖的收敛速度.对该机制进行了仿真实验.结果表明,与传统的“刚性”加工时间的调度模型相比,该机制在提高资源拥有者收益的同时,使生产资源得到了更加充分的利用.     

柔性作业车间中基于工序分批的调度问题与求解

考虑到柔性作业车间分批调度中不同工序具有各自合适批量大小,提出了基于工序分批调度的概念,建立了以关键路径工序为中心的分批调度模型。该模型动态更新可加工工序子批集,同时更新可选加工机器,及时调整加工路线,为不同工序安排大小合适的批量,以达到优化完工时间、有效降低总加工批次的目的。实验结果表明,相比基于工件分批的调度,该模型在优化最长完工时间、提高机器利用率的同时,大幅减少了总加工批次数量(42%),降低了车间调度管理的复杂度。     

基于遗传算法的冲压车间节能调度优化研究

金属加工行业中,冲压成形能量消耗相对较大,因此,对冲压成形加工开展低碳节能的研究具有重要的实际意义。为解决冲压车间多目标节能调度问题,在深入分析低碳作业车间调度和某冲压车间生产现状的基础上,结合冲压生产过程中的能耗特性分布曲线,建立以最小化最大完工时间、加工总成本和加工总能耗为目标的冲压车间多目标节能调度优化模型,并设计了基于多层编码的遗传算法求解该模型。最后,结合某企业的冲压车间生产实际进行案例研究得出,冲压车间多目标节能调度优化模型在一定程度上可降低冲压车间加工总能耗,同时使得最大完工时间和成本较优,验证了模型和算法的可行性和有效性。     

面向实际生产的冲压车间调度问题研究

在大部分对汽车冲压车间调度的研究中,冲压车间被简化为一类job shop模型的作业车间。根据汽车双向冲压生产线的实际生产特点,笔者提出了基于工艺约束并行机的双向冲压生产线调度模型。在该模型中,工件按设备顺序在生产线两端同时加工,且加工的工件及其加工时间和完工时间受两端工件工序数目约束。然后设计了启发规则和遗传算法混合的求解算法,最后以最大完工时间为优化指标进行验证,得到了具有很强实际应用价值的调度结果。     

面向节能减排的多级自由锻造生产调度

针对锻造高能耗和排放的问题,提出一种面向节能减排的多级自由锻造生产调度模型。该模型以加工最大延时最小化、排放最小化以及能耗最小化为自由锻造生产调度目标,分别建立了以工时为目标的调度模型一、在工时约束下以排放为目标的调度模型二和在工时和排放约束下以能耗为目标的调度模型三,构成了在节能减排约束下的多级自由锻造生产调度模型。采用启发式算法和匈牙利法对模型一到模型三进行多级逐步求解,从而获得面向节能减排的自由锻造生产优化调度方案。通过实际算例验证了多级自由锻造生产调度模型的有效性。     

柔性作业车间能耗优化研究

为了实现机械加工车间的节能优化运行,建立了考虑运输时间的节能柔性作业车间调度模型。使用基于动素的机床能耗模型预测生产过程中的机床能耗,并利用遗传算法实现了模型的求解。柔性作业车间环境下,该模型能够从能耗出发,为各加工任务选择合适的加工机床,同时生成优化的生产调度方案。最后,案例研究验证了建立的模型的节能效果和有效性。     

基于机床加工匹配特性的混合流水车间绿色生产调度

针对混合流水车间绿色生产过程中的设备选择和调度目标匹配问题,提出基于机床加工特性的多目标调度模型和改进遗传算法。该算法建立了混合流水车间调度的时间、能耗与成本优化模型,采用模糊隶属方法描述了机床加工特性,在遗传算法求解过程中通过机床加工特性隶属度与调度目标的权重系数匹配关系,建立了自适应的交叉、变异和优势保留策略,在每一代迭代中提高在调度目标方向上的选择压力,加速收敛。通过实例分析对比了不同算法的优化结果,从而验证了模型及算法的有效性,并提出了高效、节能、经济和综合4种调度生产模式,为混合流水车间绿色生产提供了指导。     

面向FMS生产调度和控制的零件动态工艺模型研究

提出一种基于ＦＭＳ生产调度与控制的零件动态工艺模型。该模型由零件加工工序和各个工序之间的约束关系描述两部分组成,去掉了传统人为的加工顺序约束,易于与生产调度控制系统集成,能充分发挥ＦＭＳ生产调度柔性的特点,为ＦＭＳ优化生产调度的料现提供一条较好的途径。     

轿车发动机混流制造生产调度系统应用研究

针对目前混流制造模式下车间层的信息实时采集与处理能力不足、生产调度的工具实用性不足的问题,采用协同优化的框架,基于发动机总成装配的拉动,建立了以最小化总加工时间为目标的轿车发动机混流加工线生产调度模型;基于eM—Plant软件,建立了可以验证调度算法优劣的轿车发动机混流加工线的数字化模型;在车间实时制造数据采集方面,设计了一套基于无线网络传输模式的工位信息系统,支持计划层和执行层的双向联通。     

基于节拍平衡的高柔性数控单元调度研究

为提高柔性数控单元生产效率,提出一种基于工序平衡的高柔性数控单元调度方法。第一阶段,根据产品生产工艺和设备生产能力进行工艺路线规划,在考虑生产约束、生产准备时间、工艺柔性和设备产能的基础上,构建产品节拍平衡优化目标,获得其最优加工视图组合;第二阶段,基于工序平衡的结果,在考虑产品换线时间的基础上构建整单调度模型,并采用遗产算法求解。最后,将所提调度方法在某壳体产品高柔性数控生产单元进行应用研究,并与分批量调度模型进行了比较分析。研究表明,所提出的工序平衡的柔性数控单元整批量调度方法可以有效缩短单元的制造周期,提高单元控设备利用率。     

Integrated optimization of production planning and scheduling for a kind of job-shop

This paper addresses an integrated job-shop production planning and scheduling problem with setup time and batches. It not only considers the setup cost, work-in-process inventory, product demand, and the load of equipment, but also the detailed scheduling constraints. That is a way different from the traditional hierarchical production planning method. The hierarchical methods do not consider the detailed scheduling constraints, so it cannot guarantee to obtain a feasible production plan. Here the integrated problem is formulated as a nonlinear mixed integer program model. And in order to simultaneously optimize the production plan and the schedule, an improved hybrid genetic algorithm (HGA) is given. In the model, the detailed scheduling constraints are used to compute the accurate load of a device in order to obtain a feasible production plan. The heuristic scheduling rules such as the shortest processing time (SPT) and the longest processing time (LPT) are used to generate a better initial solution. Also, a subsection coding strategy is offered to convert the planning and scheduling solution into a chromosome. At last, a comparison is made between the hybrid algorithm and a hierarchical production planning and scheduling method, showing that the hybrid algorithm can solve the problem effectively.     

基于Petri网的敏捷化生产调度建模方法

针对企业生产调度敏捷化程度不高、影响整个生产系统产能和效益最大化的问题,结合Petri网技术、面向对象方法和敏捷制造思想,提出了基于Petri网的敏捷化生产调度建模方法,开发了敏捷化生产调度建模的调度流程,研究得出了扩展的产能计算函数,建立了以产能瓶颈站点为调度核心,并向其他次产能瓶颈站点发散的敏捷化生产调度模型,直观、形象地反映了企业生产实时调度情况。通过实证研究,构建了产能函数,实现了对整个生产系统的全面调度,提升了瓶颈站点的产能,缩短了产品生产周期,提高了整个制造系统的效益。     

基于动态机器故障率的并联加工系统资源多目标调度

针对并联加工系统,为处理生产过程中因机器故障导致的加工资源动态调度问题,考虑系统资源负荷和故障率存在的动态相互制约关系,依据子周期划分的不同策略,对调度后的加工总时间、预防维修时间和系统可靠度进行量化研究,构建多目标动态调度模型。采用基于Pareto熵的多目标粒子群算法对模型进行求解,通过改进个体最优解选择策略,提升最优解选取的多样性;通过差熵来估计种群所处进化状态,改进算法的搜索能力。以某企业的加工系统为实例,利用该模型进行加工资源调度方案设计,通过模糊决策得到的多目标权重,选取最优调度方案,并进行多个参数对比,验证在加工资源调度过程中,集成考虑动态机器故障率和基于机器最大役龄约束划分子周期的可行性,不仅可以完成订单准时交付,还可以使企业有更好的柔性去应对可能到来的紧急订单。     

基于混合离散蝙蝠算法的跨工序协同调度问题

针对跨工序的生产与配送协同调度问题，构建了前工序单机批加工、后工序多产线逐订单加工，且工序之间采用自动引导车循环配送的协同调度模型。以最小化最大完工时间和后工序前的在制品等待时间为调度目标，设计了融合模拟退火算法与解串算法的混合离散蝙蝠算法，与改进的离散粒子群算法和Ullrich遗传算法相比，该算法能很好地减少后工序产线前的队列等待时间，缩短产品的生产周期。     

水钢并行棒材生产线优化调度模型研究

为了解决水钢并行棒材生产线的批次调度问题,建立了并行棒材生产线短期调度优化数学模型,该模型以最小化轧制单元拖延完成时间为目标,将企业的生产能力、现有订单状况、设备状况以及不同规格产品间的工艺调整时间作为优化求解的约束.实例分析结果验证了该模型的有效性和实用性.     

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。     

基于客户定制生产的车间作业计划

以某离散型制造企业为对象,建立了一种基于客户定制生产的车间作业计划制定模型并给出相应的算法.通过作业优先级设置和工序时间平衡,达到在短时间内生成可用的作业计划.在此基础上,建立起相应的软件模块功能模型,描述了模块的基本功能.最后讨论了车间作业计划制定模型的局限性并给出了相应的解决方法.     

冷轧薄板生产线组批调度模型与算法

针对冷轧薄板生产线流程长,产品种类多的特点,为提高合同的交货准确度,将一段时期内的生产合同进行组批处理,并对合同各批量的机组作业时间进行模糊预测,建立了具有模糊处理时间的冷轧生产线合同组批调度模型.模型将批量合同作为基本调度单元,将其归结为一类模糊Job Shop问题,并采用改进的单亲遗传算法与特殊的邻域搜索策略相结合的方法进行求解.通过上海宝钢冷轧薄板厂大量的生产数据进行仿真实验,批量平均交货期满意度达到90%以上,表明该调度模型与算法能够达到较好的应用效果.