面向网络化制造的多工艺路线规划与调度集成

针对传统的工艺规划与生产调度方法难以满足网络化制造环境下多工艺规划与生产调度集成的问题,建立了一种多工艺路线规划与生产调度集成数学模型,以实现网络化制造环境下多制造任务的工艺路线规划与生产调度的协同决策,产生符合实际生产需要的工艺路线与生产调度方案.为了实现对该集成数学模型的有效解算,分别设计了遗传算法与免疫算法的模型解算方法进行求解,并比较了这2种解算方法的解算效果.仿真结果表明,采用所建立的集成数学模型与解算方法可有效解决网络化制造环境下多工艺路线规划与调度集成的问题,但在求解效率与精度上免疫算法要优于遗传算法,从而为实际应用提供了借鉴.     

车间生产调度中动态小生境协同进化算法

车间生产调度是企业生产的重要环节。为避免遗传算法在求解多车间协同调度时早期成熟和陷入局部最优解,以及收敛速度慢的问题,特引入一种基于动态小生境集的多种群协同进化模型。在基于工序的染色体编码方法的基础上,利用交叉算子和变异算子调整加工顺序和多工艺路线选择。融合动态小生境集技术和多种群协同进化方法,实现多工艺路线下多车间协同生产调度的优化求解。实验表明,该方法具有良好的优越性。     

面向PPC的CAPP集成框架

功能集成已成为制造系统开发研究的前沿．生产调度（ＰＰＣ）和工艺规划（ＣＡＰＰ）的集成被认为是解决目前存在问题的有效途径．在分析现有系统的基础上,提出了一个面向生产调度的工艺规划集成系统（ＣＤＩＣＡＰＰ）框架．该系统应用并行分布式功能集成方式和层次控制结构,把两个系统有效地集成起来,其工艺计划具有适应于调度的柔性,并具有可重用性,能充分反映车间的动态性和资源利用的计划性;其工艺规划具有可实施性．并提出了实现系统的关键技术——设备时间计划表,把动态信息作为共同的决策基础．     

基于改进遗传算法的多车间计划与调度

生产计划与调度是企业生产和管理的核心内容,传统的单车间调度优化不能满足多车间调度优化的要求.针对这情况,提出一种基于改进遗传算法的层次化多车间计划和调度优化方案,其中生产计划层负责零件的分发,车间调度层负责零件加工路线的规划.以一个三制造车间的调度优化为例,验证多车间调度模型的有效性.结果表明所提出的方案在将加工零件合理地分配到适当的车间同时,实现了零件加工路径的规划,从而为解决分布式多车间调度优化问题提供一种有效而又实用的方法.     

面向工艺分工规划的多目标蚁群算法

为解决计算机辅助工艺规划中工艺分工的优化问题,提出一种基于多目标蚁群算法的工艺分工路线优化算法.在引入逻辑加工路线、逻辑制造单元、物理制造单元、可执行加工路线等概念基础上建立工艺分工规划过程模型.在过程模型中,运用多目标蚁群算法对物理制造单元集合实现优化.在求解过程中,以加工时间和所耗成本为目标函数,在求解空间中对物理制造单元进行遍历,最终寻找到最优化的可执行加工路线.通过实例验证了该方法的可行性和有效性.     

基于特征的液压集成块CAPP系统建模

针对传统CAPP系统难以与CAD系统有效集成，设计信息和知识难以重用等问题，提出了基于特征的液压集成块CAPP建模方法．该方法在对液压集成块设计制造特点进行深入分析的基础上，采用了面向制造的特征映射技术，其特点为将特征映射分解为工艺映射和加工映射．工艺映射实现单个设计特征的工艺创成，加工映射则实现工艺特征中特征工步的操作具体化，然后通过工序重组实现整个液压集成块的工序和工步创成，最后通过工序和工步排序完成最终的工艺规划．应用该方法所开发的液压集成块CAPP原型软件系统表明，该方法可有效降低传统特征映射技术的复杂度，使得CAPP系统更具阶段性和层次性，并充分重用了设计信息及知识，较显著地提高工艺设计效率．     

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.     

基于遗传算法的离散型并行生产的调度排优

在分析了CIM体系结构中离散型并行生产调度问题的基础上,基于遗传算法,针对调度排优问题,建立了以总加工完成时间最短为优化目标的数学模型,并设计了遗传算法的编码、交叉、变异算子,详细描述了遗传算法的各个组成部分·利用数据库技术,开发了实现该算法的可视化软件,并在实际应用中实现了调度系统与CIMS其他模块之间的集成·理论分析与实践表明,遗传算法简明、有效并且实用,所求解得到的优化作业排序对于并行生产的车间作业调度具有很好的指导意义·     

基于多工艺方案的车间作业计划方法研究

对工艺设计与生产调度集成的必要性和可行性进行了分析，讨论了工艺设计与车间作业计划之间的关系，针对多品种小批量的单件生产车间提出启发式的车间作业计划方法， 决策基于多工艺方案，可替代机床和调度规划，生产车间作业计划，并能及时对车间作业计划进行评价和调整，在此基础上，建立了基于多工艺方案的车间生产作业计划决策系统。     

面向绿色制造的集成工艺优化模型研究

为了提高工艺规划在实际生产中的执行性、减少制造过程的资源消耗以及对环境的负面影响,建立了一种基于动态工艺、以制造资源为核心、面向绿色制造的CAPP/PPC并行集成模式,并在此基础上建立了以成本、交货期、资源消耗和环境影响为优化目标的集成工艺优化模型。该模型不仅实现了工艺路线的优化,而且实现了资源的优化配置,从而大大地提高生产计划的执行性,满足了绿色制造对工艺规划的要求。     

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.     

Job-shop Scheduling with Multi-objectives Based on Genetic Algorithms

The technology of production planning and scheduling is one of the critical technologies that decide whether the automated manufacturing systems can get the expected economy. Job shop scheduling belongs to the special class of NP-hard problems. Most of the algorithms used to optimize this class of problems have an exponential time; that is, the computation time increases exponentially with problem size. In scheduling study, makespan is often considered as the main objective. In this paper, makespan, the due date request of the key jobs, the availability of the key machine, the average wait-time of the jobs, and the similarities between the jobs and so on are taken into account based on the application of mechanical engineering. The job shop scheduling problem with multi-objectives is analyzed and studied by using genetic algorithms based on the mechanics of genetics and natural selection. In this research, the tactics of the coding and decoding and the design of the genetic operators, along with the des     

基于工作流技术的集成化生产计划与调度模型

分析了传统的生产计划与调度模式的弊端，提出了基于工作流技术的并行协调的过程管理解决方案，并给出了基于工作流技术的生产计划与调度的集成系统框架．在此基础上，从系统结构、模型定义、工作流管理系统及计划调度解决方法等方面分析了系统内各功能模块的功能及实现机制，提出了采用时间分段的思想来实现计划与调度的协调．然后重点介绍了工作流系统的决策机制，给出了基于时间和事件双模式驱动的工作流引擎的决策过程，最后对今后的研究发展方向作了进一步的展望。     

基于预测机制的装配作业重调度问题建模优化

飞机移动装配中因作业质量问题增加的修复作业会打乱装配计划并造成经济损失,为解决该问题提出了一种预测-重调度形式的闭环框架,该框架的前端利用质量相关部件衰退以及作业质量特性偏差的历史数据训练了作业质量预测模型,基于预测结果,重点针对后端建立了装配作业重调度模型并设计了改进型免疫算法(I-I-A)用于生成新的装配计划。数值实验部分从不同角度验证了I-I-A的有效性,同时也对所提闭环框架的性能优劣进行了对比分析。     

Integrating Process Planning and Scheduling with an Intelligent Facilitator

This paper introduces a dynamic facilitating mechan is m for the integration of process planning and scheduling in a batch-manufacturi ng environment. This integration is essential for the optimum use of production resources and generation of realistic process plans that can be readily executed with little or no modification. In this paper, integration is modeled in two le vels, viz., process planning and scheduling, which are linked by an intelligent facilitator. The process planning module employs an o...     

Process Planning and Scheduling Integration in an Open Manufacturing Environment

New open manufacturing environments have been proposed aiming at realizing more flexible distributed manufacturing paradigms, which can deal with not only dynamic changes in volume and variety of products, but also changes of machining equipments, dispersals of processing locations, and also with unscheduled disruptions. This research is to develop an integrated process planning and scheduling system, which is suited to this open, dynamic,distributed manufacturing environment. Multi-agent system (MAS) approaches are used for integration of manufacturing processing planning and scheduling in an open distributed manufacturing environment, in which process planning can be adjusted dynamically and manufacturing resources can increase/decrease according to the requirements. One kind of multi-level dynamic negotiated approaches to process planning and scheduling is presented for the integration of manufacturing process planning and scheduling.     

基于MAS的CAPP与生产调度集成系统

采用分布式人工智能的Agent技术，提出了基于MAS的CAPP与生产调度集成模型。该模型为动态开放式级／层控制结构，采用合同网协议和主动黑板结构等方法，实现系统的运行和信息交互。建立了基于该模型的原型系统，使工艺设计和调度的Agent结构成为既独立又能很好地进行协商反馈的独立模块。原型系统的仿真结果表明，集成模型和实现框架正确，是解决调度瓶颈问题的有效方法。     

纺织企业生产计划调度方法的研究与实现

针对某企业生产排产混乱的状况,设计了适用于该企业的车间生产计划调度方法．首先将具有相同品种的订单合并,对同品种的订单进行批量生产,将生产完成的订单从合并订单中分离,方便后期对订单进行管理;其次设计了订单计划排产优先级算法,实现了订单自动排产优先级顺序;最后,通过对机台的实时监控,掌握机台的上机情况,为计划调度提供了有力的依据．该生产计划调度方法的应用,明罩改善了企业生产排产混乱的状况,使企业的生产管理效率显著提高．     

Model of production planning and scheduling in shop floor based on collaboration and competition

The planning and scheduling in real shop floor is actually achieved by coordination between different persons. In this process, cooperation is mainstream, but competition also exists, for example, the competition between different groups, operators with the same skill, etc. In multi-agent based shop floor management and control system, this competition and cooperation relation must be embodied. The general process of shop floor production planning and scheduling is studied, and a colored Petri-net model for the competition and cooperation process of three main agents in such system to achieve shop floor production planning and scheduling is presented. The evaluating method of bids in bidding process that especially embodies the competition relationship is also presented. This colored Petri-net model gives a clear illustration of this complex coordination process to system designers, effectively promotes the cooperative development. Foundation item: Supported partly by the Hi-tech Program of China (China 863) (No. 863-511-943-009) and the National Natural Science Foundation of China(No. 59990470) Biography: Liu Shi-ping(1971-), male, Ph. D. candidate, research direaction: CIMS, intelligent manufacturing.