机械设计及理论专业优秀论文 车间计划调度系统的建模与优化仿真分析
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机械设计及理论专业优秀论文 车间计划调度系统的建模与优化仿真分析
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机械设计及理论专业优秀论文 车间计划调度系统的建模与优化仿
真分析
关键词:生产车间调度 调度优化 遗传算法 禁忌搜索算法
摘要:柔性制造系统作为一类复杂的人造系统,具有复杂性、递阶结构、不确定
性、多目标、多约束、多资源相互协调等特点。制造系统的分析,是基于系统的
已知配置和决策,在一定的假设条件下,对系统的各种性能进行评估;而制造系
统的控制,则是根据一定的目标和约束来确定系统的配置和决策。研究控制策略
的目的是提高系统的性能,而分析的目的则是更好地优化和控制系统。 车间
计划调度系统是一个非常复杂的系统,多变的市场需求,技术的更新以及变化的
业务规则要求该系统具有灵活性。传统的生产计划与调度模式是一种递阶结构分
析方法,计划与生产部门之间缺乏协调,造成部门间信息不通畅等问题。优良的
调度策略对于提高生产系统的最优性、提高经济效益有着极大的作用。车间模型
是车间信息集成,资源整合以及决策分析的基础,业务过程模型、组织模型以及
信息系统模型构成了车间模型的主要框架,而对此框架的研究是车间计划调度系
统仿真和优化的基础。 本文以IDEF&UML 结合的方法建立车间模型框
架,利用Petri 网对零件的多工艺加工路径进行分析;以混合遗传算法为工具,
对具有多工艺加工路径的车间生产调度问题进行优化与仿真;并在Flexsim 软件
平台上加以验证和比较;针对双目标和多目标生产车间调度问题,进行调度策略
和方法的研究,并给出了最佳调度策略。本文的研究结果和内容可概括为以下的
几个主要方面: 通过分析IDEF、UML 和Petri 网建模方法的优缺点,提出一
种三者结合的建模方法,即用IDEF0 建立系统功能模型,用IDEF1x 方法建立系
统数据库,用Petri 网建立零件的加工路径模型,用UML 方法建立面向对象的软
件系统模型。 研究了单资源和双资源生产车间调度优化问题,应用了一种将
遗传算法和禁忌搜索算法相结合的调度算法,将加工计划与生产调度同时考虑。
提出了一种新的交叉、变异方法,避免了有效基因的缺失,提高了计算效率。通
过仿真实验证明了其正确性和优越性。 在单资源和双资源静态调度问题的基
础上,对于受机床设备制约的双目标静、动态调度问题进行了重点研究;对于量
纲不同的目标函数单位进行了标准化处理,并分析了在两个指标赋予不同权重时
对最优调度结果的影响;对于受机床设备和工人双重制约的双目标调度问题给出
了综合指标最优的调度结果;对于双资源多目标调度问题,采用建立判断矩阵方
法产生不同目标的权重,分析了在考虑生产周期、生产费用及机床负载情况下的
最优调度。 采用Delphi 开发了实用性的生产车间调度软件,进行了车间计划
与调度系统的组件分类与划分。以XML 为数据存储方式,并以其作为对象兼数据
交换的接口信息,使软件有较好的开放性和可移植性。
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