一种制造单元柔性的多属性度量方法

制造系统在运行过程中不可避免地遇到内、外部环境的不确定性,这些不确定性直接影响到系统的运行成本、效率和质量。为了有效提升制造系统的柔性,需要对其柔性能力进行测度。制造单元是制造系统最基本的构成元素,在假定某制造单元中的各台机器能够以不同效率实现任务替代加工的基础上,建立了考虑制造单元柔性的效率属性、产品属性和冗余属性的多属性度量方法,该方法包含时间和成本的效率矩阵、任务概率、每台机器可加工的任务数量、任务在机器间一次指派和二次指派的概率,以及任务在机器间的替代比例和替代概率等困扰实际生产的因素。本制造单元柔性多属性测度方法有2个主要作用:①评价制造系统的现有柔性,以有针对性的提高系统的柔性能力;②发生生产扰动时,有效平衡损失和柔性重构建成本,降低投资风险。最后,结合具体算例对该方法的应用过程进行了分析。     

带有限缓冲区的知识化制造单元无死锁调度

鉴于制造系统无死锁随机调度问题研究的缺乏,在加工时间、工件到达以及产品需求到达均为随机的生产环境下,研究了带有限缓冲区的知识化制造单元无死锁随机调度问题.针对自动机对定量指标描述能力的不足,首先给出了一种费用自动机概念.在同时考虑工件加工、库存以及缺货费用的情况下,采用无限时域折扣准则下马尔可夫链建立了单元的费用目标函数,通过一致化技术对目标函数进行离散化处理,得到目标函数的随机动态规划模型,分析并证明了单元最优目标值函数的性质.为了克服离散状态空间组合所产生的维数灾问题,提出了一种基于仿真和函数逼近的启发式近似动态规划算法对模型进行求解.在上述研究基础上,构建了一种单元无死锁随机调度策略,以保证单元安全高效地运行.最后,通过实例研究对无死锁调度策略进行了验证.     

考虑外包的并行调度随机期望值模型

在已有并行机器调度随机期望值模型的基础上,考虑了以产品外包为能力拓展形式的现代生产模式,建立了基于外包决策的并行调度随机期望值模型.该模型以带有拖期惩罚函数的最大化利润为目标,以遗传算法这种进化的启发式计算方法寻找近优解.同时引入虚拟任务的概念,实现了对外包情形下机器调度问题的有效处理和简化.实例证明,该模型在用于解决考虑外包的并行机器调度问题时是可行的.     

随机机器故障下单机预测调度方法

研究可能遭遇机器故障的工件动态到达的单机总加权拖期生产调度问题. 基于一定概率分布对机器故障的预测描述, 预测调度方法可以用插入时间冗余的方法使初始调度方案具有一定的抗干扰能力, 对未来的故障扰动有一定预测性, 使未来实现调度与预测调度尽量保持一致性, 预测性度量定义为实现调度与预测调度间各工件完工时间的绝对偏离加权和. 提出了一种带空闲时间阈值的预测调度方法, 基于工件动态到达的特点, 充分利用初始调度中的空闲时间, 通过空闲时间阈值灵活控制空闲时间的插入与否. 大量的仿真实验结果表明,与已有方法相比, 采用该方法得到的预测调度对随机机器故障的预测能力更高,同时保持了好的调度性能.     

半导体制造系统改进Petri网模型的建立及优化调度

为了更有效优化半导体制造系统生产资源调度,提出了基于分层着色时间Petri网模型的分时段优化调度方案.通过增强基本Petri网的描述能力和引入分层Petri网的思想,根据半导体制造系统的结构建立其改进Petri网模型-分层着色时间Petri网模型,并在模型中引入调度库所将调度算法嵌入到模型中,该模型能有效地克服基本Petri网模型规模膨胀的缺陷;同时将每一生产周期分成若干时间段,利用遗传算法来寻找各时间段内调度规则组合来优化半导体制造系统的动态性能,实现分时段优化调度,编码时, 根据机器组的利用率来选择部分机器组为瓶颈机器组,重点调度瓶颈机器组, 提高算法的搜索效率;仿真实验结果验证了该调度方案的优越性.     

基于优先规则的复杂并行机调度问题研究

研究一类从实际指挥控制系统提炼的具有工件释放时间、机器可用时间和机器适用限制等约束的并行同速机调度问题.首先针对该问题建立混合整数规划模型;其次考虑到该问题的NPhard性以及实时调度的要求,提出基于优先规则的调度算法框架从而可以快速获得可行解;最后将该算法框架应用到实际案例并分析比较不同优先规则的效果,发现与工件释放时间相关的优先规则(如ERD,EFD)效果更好.值得一提的是,本文首次研究具有多重约束的并行机调度问题Pm|r_j,a_i,M_j|C_(max),TC.     

基于流程模块化的虚拟制造单元构建方法

为提高多品种小批量制造企业功能式布局制造系统中构建虚拟制造单元的敏捷性, 提出了以流程模块化为基础构建虚拟制造单元 的方法, 并利用零件聚类和工艺聚类两种聚类相结合的方法对零件加工流程进行模块化分解, 从而形成制造系统的流程模块库, 在此基础上构建虚拟制造单元. 这种聚类方法的优势在于能够通过标准模块调用达到降低虚拟制造单元的控制难度的目的, 从而 提高虚拟制造单元的构建速度, 最终减少生产提前期, 提高制造系统的敏捷性.     

带机器准备时间的同类机调度问题的启发式算法

研究了带机器准备时间的同类机最大完工时间调度问题, 首先证明了工件互换的四个性质, 进而提出了一种启发式算法, 此算法以LPT算法得到的序列作为初始解, 利用互换性质重复对最大完工时间最大和最大完工时间最小的两台机器上的工件进行交换, 以提高解的质量. 实验结果证明了此算法的有效性.     

最小完备单元图——动态制造联盟组织机理建模

根据动态制造联盟单元之间的基本业务功能关系 :并行、顺序和交叉 ,提出最小完备单元图的概念 ,并证明了最小完备单元图的顶点数命题和联盟系统的协同命题 .最小完备单元图的建立是解决动态制造联盟组织机理关键问题的必要基础 .     

敏捷制造系统的基于Agent的混合调度

针对敏捷制造调度环境的不确定性和动态性,研究了基于分布式多Agent的敏捷制造系统控制结构及混合调度策略.首先,提出多Agent制造控制结构,该结构兼有Agent的自治性和递阶组织(或动态逻辑单元)的协调性.接着,研究了结合模糊规划与模糊合同网的混合作业车间调度方案.该方法具有静态调度方法的精确性和合同网方法的动态、灵活性.最后设计算例仿真并验证了方法的可行性与效率.     

在轨空间智能制造:分布式调度建模与优化

在轨空间制造系统是在行星大气层外的需要地面工厂、在轨空间工厂、天地运载工具协同的以进行空间设施建造为目标的一类分布式制造系统.分布式调度建模和高效优化求解技术是实现在轨空间智能制造的关键技术之一.本文针对一类具有组件地面分布式制造及运输、地空分批次运输、组件在轨装配等典型特点的在轨空间智能制造系统,将其分解为分布式同质流水线调度,考虑运输时间的同速并行机调度,考虑工件释放时间、机器可用时间、机器处理能力的单机批调度以及考虑组件释放时间、优先约束的单机调度等问题,并基于模型协调思想建立以最小化组件生产到产品装配总时长为目标的分布式多阶段调度模型.进而,将用于求解连续优化问题的易理优化算法扩展到离散调度问题,提出求解该分布式调度问题的基于易理优化的模因算法.基于中规模、大规模算例的仿真结果和算法分析比较表明:相较于粒子群算法、教学算法、水波算法等智能优化算法,所提算法是一种求解分布式多阶段调度问题的可行、有效算法.值得一提的是,这是第一篇关于在轨空间智能制造系统调度优化的研究.     

云环境下能耗优化的任务调度模型及虚拟机部署算法

云计算环境下,在满足用户服务级目标约束下,如何有效地进行资源分配调度,降低能耗,已成为不容忽略的关键问题.针对目前云计算系统服务资源分配调度问题在能耗方面的研究不足,提出一种能耗优化的资源分配调度体系架构,并基于此架构设计了一个满足实时用户SLA的能耗优化模型.该优化模型从系统级和部件级两个层次进行能耗优化.在系统级上,提出一种基于分组遗传算法最大限度降低系统空闲能耗的虚拟机部署算法,该算法将虚拟机和服务器之间的映射抽象为有约束的多维可变装箱问题;同时,在部件级上采用动态电压功率调整技术降低执行能耗,从而达到在满足用户需求的前提下,最大限度降低系统总能耗.仿真实验结果表明,该算法与同类算法相比,在相同条件下可有效降低云计算系统的能耗开销.     

考虑中断的制造型供应链协调调度模型

供应链协调调度能有效提高企业应对供应链中断的能力。以两阶段制造供应链为研究对象，研究了中断情境下具有交付时间约束的多产品类型制造供应链协调调度问题。制造商接到包含多产品类型的工件加工订单，各工件需经供应商处理为原材料工件后，交付给制造商处理为完成品，各工件均有一个独立的交付期。如果供应商单方面调整工件加工顺序，会导致制造商冲突成本的增加，需双方协商处理。以最小化供应商总拖期交付成本和最小化制造商总冲突成本为目标，基于收益共享契约协调机制，构建了考虑中断的制造型供应链协调调度模型。设计了一个融合自适应邻域搜索算子的混合自适应遗传算法。通过算例仿真，验证了所提模型与算法的有效性。     

半导体晶圆节能分布式制造与预维护联合优化

针对半导体晶圆节能分布式制造与预维护联合优化问题,构建了同时考虑制造阶段和检测修复阶段,以最小化最大完工时间、总碳排放和总预维护成本为优化目标的两阶段绿色调度模型,提出了 改进的混合多目标灰狼优化(improved hybrid multi-objective grey wolf optimization,IHMGWO...     

具有能量收集设备的移动边缘计算资源分配研究

针对具有能量收集能力的移动边缘计算系统的计算资源分配问题,提出一种基于李雅普诺夫贪婪优化算法。构建在设备电池电量逐渐收敛下,移动设备时延与能耗联合成本的动态最小化优化问题。利用李雅普诺夫动态优化理论,将优化问题分解成每个时隙最佳本地执行、卸载执行和能量收集3个子问题,通过线性规划获得子问题最优解。通过在本地执行、卸载执行和任务丢弃之间选择执行模式,获得设备的时延与能耗联合成本最小结果。利用键值对设计贪婪策略程序,以适应多用户多服务器系统。仿真结果证实,在保证所有设备电池电量都在规定操作水平附近稳定情况下,卸载率可达99.9%以上,并能有效降低服务延时和系统能耗。     

考虑盲区的多移动传感器地面目标检测跟踪调度方法

针对地面目标检测跟踪任务以多移动传感器系统为调度对象，提出一种考虑盲区的传感器调度方法。首先，建立了目标检测模型，基于贝叶斯风险理论给出了目标检测损失的计算方法以评估检测性能。然后，考虑多普勒盲区和视野盲区的影响，建立了目标跟踪模型，并给出了基于盲区信息辅助的目标跟踪算法以应对盲区出现时目标状态估计问题。最后，建立了传感器优化调度模型，结合检测损失、跟踪精度、传感器能耗等因素建立了目标优化函数。仿真结果表明，所提调度方法能够有效解决多移动传感器协同调度问题，所得的最优调度方案可在兼顾检测性能、跟踪性能和控制能耗的同时，使整体作战收益达到最佳。     

Ant System Based Optimization Algorithm and Its Applications in Identical Parallel Machine Scheduling

1 .ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｄｅｎｔｉｃａｌｐａｒａｌｌｅｌｍａｃｈｉｎｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｆｏｒｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｍａｋｅｓｐａｎｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅａｎＮＰｐｒｏｂ ｌｅｍ[1,2 ] .Ｉｔｗａｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙｓｏｌｖｅｄｂｙｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｓｕｃｈａｓｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ,ｂｒａｎｃｈａｎｄｂｏｕｎｄｍｅｔｈｏｄ ,ａｎｄｉｎｔｅｇｅｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ[3～ 7] .Ｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓｃａｎ ｇｉｖｅａｎｏｐ…     

网络化制造模式下基于改进蚁群算法的供应链调度优化研究

为制定网络化制造（networked manufacturing,NM）模式下供应链合作成员间的动态调度策略,构建了由制造商、协同设计商以及客户组成的三层动态调度模型;在生产能力约束、多目标优化约束等制约因素下,采用时间函数、成本函数和延期惩罚函数三个目标函数对调度问题进行描述;使用改进蚁群算法（improved ant colony optimization algorithm,IM-ACO）,对调度路径可行解节点添加不同的信息素,并将信息素浓度约束在τ_min和τ_max之间,使得供应链客户个性化需求服务、运作时间、成本等综合收益达到最优. 实例仿真表明本文提出的动态调度优化算法求解具有较快的搜索速度、收敛性好,算法具有较好的稳定性;同时,也表明本文构建调度模型合理,可以为实际生产调度提供优化的策略.     

基于Petri网的一类调度问题的分层控制器设计

利用Petri网中T不变量的思想,针对约束为T不变量的Parikh向量形式的job-shop调度问题,提出了一种分层控制器的设计算法,该算法有效地解决了这一有并发约束的控制问题。即使随着系统规模的增大,该方法计算量仍然很小,而且与经典的库所不变量方法相比较,它不受有无自回路的约束,可有效地解决一类实际制造系统中的job-shop调度问题。     

加工时间依赖于资源消耗量的平行机调度问题

研究了一类平行机调度问题,其中假定作业加工时间是资源消耗量的线性减函数,调度的目标是在限定最大完工时间时最小化资源消耗总量. 分析了对应单机问题的最优算法和下界构造方法,进而提出了两个优化策略用于构造模拟退火算法和禁忌搜索算法.考虑了多种最大完工时间限制情形, 构造了大量随机实验数据,对算法解的精确度及计算效率进行了测试.实验表明所构造的模拟退火算法能够在合理的时间内提供高质量的满意解.