基于目标级联法的作业车间调度的研究

作业车间调度是一种典型的组合优化问题，大规模的调度优化是该类问题的难点。本文针对求解大规模的车间调度问题的需要，基于层次性优化的目标级联法，建立一种带层次性的车间调度模型，并以由两个零件族制造单元组成的车间调度为例，验证所建立的车间调度模型。研究表明，基于目标级联法的车间调度模型为大规模车间分层调度问题解决提供一种有效方法，而且能根据加工时间和工件数量动态合理地分配各制造单元的机器数量和工件的加工路径。     

基于目标级联法和粒子群算法的柔性分布式车间调度

针对传统的单车间调度优化不能满足分布式车间调度优化的需求,提出一种基于目标级联法和粒子群算法的层次化柔性分布式车间调度优化模型,其中的生产计划层负责零件的分配,车间调度层负责零件加工路线的规划.以2个柔性制造车间组成的调度优化问题为例,验证该调度模型的有效性.研究结果表明:所提出的模型在将加工零件合理地分配到适当车间的同时,实现了零件加工路径的规划,从而为解决柔性分布式车间调度优化问题提供一种有效方法.     

“克己复礼为仁”思想研究：概念、关系及路径选择

为解决智慧制造车间工件异常情况的实时监测问题,以及追踪工件加工过程的轨迹,提出基于RFID与复杂事件处理的实时监测方法.基于信息物理融合系统理念构建智慧制造车间的感知环境和定义各类事件模型,采用基于SMURF的综合方法清洗RFID数据,应用复杂事件处理技术监听工件的异常情况,并形成工件实时状态矩阵.仿真实验证明,该系统可以实现预期功能,为智慧制造车间的主动调度提供依据.     

制造车间基于RFID与CEP的工件实时监测

为解决智慧制造车间工件异常情况的实时监测问题,以及追踪工件加工过程的轨迹,提出基于RFID与复杂事件处理的实时监测方法.基于信息物理融合系统理念构建智慧制造车间的感知环境和定义各类事件模型,采用基于SMURF的综合方法清洗RFID数据,应用复杂事件处理技术监听工件的异常情况,并形成工件实时状态矩阵.仿真实验证明,该系统可以实现预期功能,为智慧制造车间的主动调度提供依据.     

运用改进的萤火虫算法求解TFT-LCD单元装配调度问题

针对薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)液晶板组装制造阶段(Cell)生产调度的复杂性,且在考虑了各种约束条件的前提下,以最小化工件最大完工时间和加权延迟最小为调度目标,建立了TFT-LCD单元装配作业调度数学模型。运用加入混沌搜索的萤火虫算法解决作业车间调度问题,克服了标准萤火虫算法容易陷入局部最优、优化速度慢以及计算量大等困难,并与其他算法比较,仿真结果表明了改进的萤火虫算法求解TFT-LCD单元装配作业调度问题的合理性和优越性。最后,建立了具有学习效应和遗忘效应的TFT-LCD单元装配作业调度模型,分析了不同的学习因子和遗忘率对所求目标函数的影响。     

可重构制造系统的车间作业调度策略

提出了一种实用的分层调度策略 ,通过对制造系统组织的重构 ,以最小作业生产延迟和最大系统设备利用率为目标产生可行的次优调度方案 .该策略分 3个阶段 :首先 ,采用增广拉格朗日松弛法获得复杂可重构制造系统的车间作业预调度方案 ,该方法能将复杂作业调度问题分解成多个任务层的子问题 ,通过求解子问题获得任务的作业时间和对应工序加工的生产设备类型 ;然后 ,对制造系统进行组织重构以形成多个虚拟制造单元 ,旨在使制造单元内的生产设备间物流传送 (由自动导航小车承担 )费用最小 ;最后 ,通过离散动态规划形成虚拟制造单元的生产作业调度次优可行方案 .通过数值仿真分析 ,该策略能针对快速变化的产品需求 ,有效地重构生产制造系统 ,产生次优的调度方案 .     

缓冲区间有限条件下的作业车间调度方法

针对缓冲区间有限条件下的作业车间调度问题,以最小化make-span为目标建立了非线性混合整数规划模型,提出了基于邻域搜索的两阶段算法对问题进行求解.算法的第一阶段为迅速找到可行解,第二阶段为基于非连通图,通过邻域搜索对得到的可行解进行优化.针对benchmark算例进行测试并与已有的算法进行对比,验证了算法的有效性.对比分析发现,如果工件的加工时间符合均匀分布,当缓冲区间容量与工件数量的比例达到20%,缓冲区间大小对调度结果的影响将会迅速变小.     

低碳制造环境下车间有限刀具多目标调度研究

为解决低碳制造环境下刀具在机床之间的调度问题,基于任务的机床分配方案,聚焦于车间内刀具的流转和使用过程,建立了综合考虑生产任务的完工时间、加工成本及加工碳排放的多目标刀具调度模型。针对调度过程中刀具资源数量和寿命受限的问题,在NSGA-Ⅱ算法基础上,提出了考虑解个体不可行度的选择算子,并利用不可行阈值的自适应更新方法,维持种群中不可行解在一定的比例,用来提高算法对于优化解的搜索能力。实验验证结果表明,与仅考虑完工时间的模型相比,本模型得到优化方案的加工成本、碳排放分别降低了21.8%、14%。所建立的多目标刀具调度模型能有效地解决低碳制造环境下车间有限刀具的调度问题,计算得到的帕累托最优解集为刀具的优化调度提供了可行的解决方案。     

资源布局可变条件下的开放车间柔性制造单元构建技术研究

单元制造是在当今小批量、多品种的生产环境下的提高生产柔性和效率的一种有效手段。在单元制造的基础上,提出了一种融合物理制造单元和逻辑制造单元的柔性单元构建方法,并建立了相应的混合整数规划模型。通过在物理制造单元与逻辑制造单元设计思想之间寻求折衷来提高系统的柔性并减少制造成本。在模型设计中,考虑了制造资源布局、加工路径选择以及加工批量设置问题。以最小化加工成本、加工车间之间和之内的运输成本、跨单元操作成本和机器移动成本为目标,通过将制造资源重新布局在给定的加工地点(加工车间),形成若干敏捷柔性制造单元。数值实验结果表明了的这一设计思路的有效性。     

采用实时生产信息的单元制造任务动态调度方法

运用无线射频技术来实现对制造单元加工现场实时生产信息的动态获取,并针对制造单元生产过程中常发生的新任务加入、设备损坏和交货期更改的不确定性事件,以制造任务最短完工时间为调度目标,建立了单元制造任务的动态调度模型,通过引入爬山搜索方法构建了混合遗传算法,实现了对该模型的有效解算.混合遗传算法的进化操作由选择、交叉、变异与爬山进化算子组成,可有效地提高算法的收敛速度,在开发的采用实时生产信息的单元制造任务动态调度系统上进行了调度案例验证,结果表明,所提出的方法可以有效地解决不确定性事件的单元制造任务的动态调度问题,从而提高了调度方案与制造单元实际生产需求的一致性.