基于遗传禁忌算法考虑转运约束的并行机批量调度问题研究

在多品种混流生产车间里，广泛存在着各种批量的任务在多台并行机上调度优化问题。这种并行机批量调度需要考虑批量大小设置、加工顺序优化、设备充分利用等多种要素，是一类典型NP-hard问题，且当任务加工完后还需要考虑转运过程时，问题将变得更加复杂。为了减少并行机生产过程中任务拖期和在制品积压，寻求更好的生产调度方案，针对典型并行机生产和转运场景，以最小化加权完工时间及拖期工件的惩罚费用、作业切换成本、库存成本之和为优化目标，设计了基于启发式规则的仿真程序与遗传禁忌算法相结合的优化算法，研究单工序不相关并行机调度环境下车间批量调度的最优调度方案，再通过案例验证了本文优化算法的有效性。结果表明，优化算法得出的并行机批量调度方案使得作业切换次数和拖期订单大大减少，减少在制品库存的同时提高了转运资源的利用率。     

港口业船舶优化调度模型设计

以港口船舶计划调度为研究背景,分析了港口计划调度的特征,提出了生产计划调度的系统框架,并在此基础上建立了以船舶拖期惩罚费用为最小,多种因素约束下的调度模型,将人工智能技术应用到实际生产调度中,实现分层次,为分研究多种资源约束条件下的计划调度和优化。     

考虑公有与私有资源约束的多项目调度规则对比研究

为了识别出适用于具有公有资源与私有资源约束的多项目调度问题的优先规则,基于标准测试集MPSPLIB进行计算实验,并基于相对偏差指标对比分析25种经典优先规则在最小化最大完工时间、最小化总拖期、最小化加权总拖期3种决策目标下的表现。实验结果表明,优先规则的表现与决策目标、单项目任务数、并行项目数、资源利用系数等因素之间具有显著相关性。在最小化总拖期目标下,尽管大多数规则的表现与现有文献总体一致,但是MAXTWK和MINSLK规则的表现有着显著差异。所得实验结论对于工程实际多项目调度决策具有指导意义。     

考虑急件到达的单机鲁棒调度方法

实际生产过程中经常会有急件到达。由于急件的优先级最高,其到达容易扰乱初始调度,使实际调度性能恶化,影响调度目标的实现。针对以总拖期为目标且带有释放时间的单机调度问题,研究了在有急件到达情况下的鲁棒调度方法,以降低急件对实际调度性能的影响。鉴于该调度问题是NP hard问题,根据工件释放时间和交货期的关系构造“金字塔”结构,获得该调度问题的占优性质。根据这些占优性质和急件到达特点,研究急件到达情景下的占优规则,据此求解急件到达情景下的占优调度集合,作为鲁棒调度的备选调度方案集合。提出了应对急件到达的鲁棒调度算法。给出仿真算例验证了算法的有效性,算例表明本文给出的鲁棒调度方法能有效避免急件到达造成实际调度性能的恶化。      

一类零缓冲可中断流水线调度优化方法

针对具有多种平面分段的流水线调度中存在的拖期、流水线闲置和生产效率低等问题,构建零缓冲可中断流水线的调度模型。以分段总完工时间最短及最小延期交货惩罚为目标,同时考虑分段的排序、流水线选择情况,利用运筹学方法建立平面分段流水线调度问题的非线性整数规划模型。在此基础上,结合某船厂实际数据通过实验验证了模型的有效性。将该优化模型调度结果与SPT、EDD、WSPT、FCFS四种调度规则下的结果进行对比,结果表明：该优化模型调度得到的总完工时间最短,且延期交货惩罚最小。     

面向模具项目动态调度问题的优先规则对比研究

模具产品的定制化特征使得大量模具企业采用项目管理的方法进行生产管理。针对大量并行项目、新项目随机到达、有限资源能力以及大量随机事件干扰导致难以获得模具项目调度最优解的问题,提出以简单高效的经典优先规则近似求解。为了评价不同经典优先规则的优劣,选取了15种适用于模具项目调度问题的规则,以随机生成的算例为实验数据设计了对应的仿真实验,并以项目群累积拖期天数、累积拖期成本以及累积拖期项目数作为评价指标。实验结果表明不同项目环境下对应不同决策目标的最优规则差异较大,所得结论不仅对于合理选择优先规则进行模具项目调度决策具有实际指导意义,也将为后续构建多规则组合的模具项目高效控制策略奠定基础。     

钢管冷区生产调度的一种启发式算法

基于国内大型钢铁公司的实际操作,运用离散化时间的方法把钢管冷区生产调度抽象为可中断Job-Shop问题.同时考虑前置库存限制、生产尽可能连续、部分人工调度等约束条件,以最小化中断次数和尽可能满足人工调度为目标,建立相应的数学模型.再依据约束条件的主次性设计生产调度规则(赋值规则和生产规则),根据实际生产流程设计启发式算法.运用该算法对该问题的大规模算例进行求解,其结果在满足了约束条件情况下达到比较理想的中断次数.     

集成启发式规则的混合整数规划调度模型

针对生产调度优化问题,提出了一种集成启发式规则的混合整数规划调度模型。在分析启发式规则逻辑关系的基础上,用布尔逻辑变量表达启发式规则建立了启发式规则的基本逻辑表达式及其等价代数表达式,基于基本表达式给出了启发式规则的数学表达。将启发式规则的代数表达式与混合整数规划相结合,实现了启发式规则的集成。集成启发式规则的混合整数规划调度模型在结合启发式规则的基础上进行数学优化,克服了混合整数规划难以直接利用经验规则和基于规则的调度优化性难以保证的不足。最后以某炼油过程生产调度为例说明了模型的有效性。     

复杂型面智能生产单元任务−刀具联合动态调度策略

以复杂型面智能生产单元为背景,针对多机器的任务?刀具联合动态调度问题展开研究。通过分析复杂型面智能生产单元的作业流程和特征,建立任务?刀具联合调度问题的数学模型。结合通过对问题进行过程分解的方式构建一种组合规则调度算法生产框架,并通过在框架中嵌入启发式规则的方式生成72种组合规则算法。设计大量的算例测试集,通过对比、分析72种算法在差异化环境配置下的仿真结果,对比不同系统指标下算法的表现情况,发现基于FNOP规则构建的算法在75%的场景中均能取得较优的求解质量。研究成果为车间生产管理人员制定任务?刀具调度策略提供一定指导作用。     

多车间协同调度平台的研究与应用

针对传统企业在分布式制造模式下实现多个车间之间生产计划与调度的协作问题,从企业全局出发,研究多车间生产计划调度方法,提出采用多代理和规则引擎技术在制造执行系统(MES)中构建调度协同平台的解决方案.在扩充MES系统协同调度功能的基础上,实现不同车间生产制造信息共享,提高了制造企业各车间协同生产的效率.