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

上传者：孙守林
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上传时间：2015-04-26
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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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