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 .     

可重组制造系统车间设施动态重构研究

针对制造系统车间设施重构的决策问题,给出了面向可重组制造系统车间设施动态重构方法.利用多色图理论着色原理定义设施围道,建立制造车间多色图模型,通过布尔矩阵生成车间作业单元配置模型和物流模型,并构建工艺可行的作业单元配置方案;利用仿真分析软件构建作业单元配置方案的数字化仿真模型,结合生产物流及设施利用率分析,重构作业单元内设施系统.以某公司机械加工车间为研究对象,验证了车间设施动态重构过程的可行性和有效性.     

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.     

考虑机器人约束加工的制造单元调度方法

为了有效解决机器人制造单元中考虑机器人约束加工(Robot Restricted Processing,RRP)的调度问题,提出了基于时间约束集的调度策略.通过内外驻留和基本周期等概念对RRP问题进行描述,以系统平均制造周期最小作为目标,建立综合考虑RRP、驻留及资源约束的调度数学模型.为最优化机器人作业顺序,提出了一种禁忌循环时间点(Tabu Circulatory Time Point,TCTP)搜索算法.并且进行了仿真实验分析,结果表明该算法是可行且有效的.     

FMS生产计划调度系统的研究

详细研究了ＦＭＳ制造单元生产计划调度系统的功能需求，提出了由单元生产作业计划、静态作业调度和实时动态作业调度三个调度层次组成的递阶单元控制器生产计划调度系统。还较详细地论述了各控制层的主要目的、要求和计划调度的具体内容。     

基于Petri网和GASA的双资源JSP动态优化调度

以带有控制器的Petri网为建模工具对柔性生产调度中的离散事件建模.该模型不仅能够反映柔性生产线上待加工产品的多条工艺加工路径及其资源约束,还可以对系统的设备维护、各种优先级等特性进行描述.利用遗传算法和模拟退火算法(GASA)获得调度结果,用于解决作业车间在机床、操作工人等生产资源制约条件下的动态优化调度.该调度以生产周期为目标,通过多种交叉、变异、概率更新、再分配策略等遗传和模拟退火操作,得到目标的最优或次优解;尤其重要的是该算法能够在扰动发生后迅速提供新的调度计划.对算法进行了仿真研究,结果表明该算法是可行、有效的.     

单染色体遗传算法在制造系统作业调度中的应用

为了解决制造系统作业计划调度方案的快速生成问题。通过研究单染色体遗传算法的全局收敛性的理论问题提出了一个新的联合移位算子。应用该算法，开发了在加工时间偏差最短和准时制（JIT）两种性能指标下的作业计划软件，用于快速生成调度方案。该成果对解决制造系统作业调度方案的快速生成具有一定理论和实践价值。     

虚拟单元跨单元动态调度问题研究

针对虚拟单元生产过程中随机扰动所导致的资源冲突、虚拟单元协同生产及共享资源的特点,结合时间约束网络和图论的相关知识,对虚拟单元跨单元动态调度问题进行研究。同时考虑设备资源约束和交货期时间约束,建立具有虚拟单元特色的虚拟单元跨单元动态调度的时间约束网络模型,并运用协同优化思想,提出双层时间约束网络的单元间协同优化算法和基于度的反应式人机协同算法用于模型的求解。最后对算法进行了实例验证,结果表明,该方法可为生产计划制定人员快速调整原生产调度计划方案提供便利和一定的理论基础。     

求解多目标柔性作业车间调度问题的两阶段混合Pareto蚁群算法

针对多目标柔性作业车间调度问题(FJSP)分解得到的作业分派、排序子问题仍是多目标优化问题的情况,提出了一种求解该问题的分层Pareto优化框架,并采用该框架构建了两阶段混合Pareto蚁群算法的求解算法,其中两个Pareto蚁群系统分别求解多目标作业分派、排序问题。结合GT算法、排产规则评估和过滤第一阶段的分派方案,将具有较好评估全局解的分派方案作为分派阶段的精英档案,并输入给排序蚁群系统获取其非支配调度解,进而获取问题全局非支配解。子问题算法混合了各目标相关的邻域搜索策略,与Pareto蚁群算法结合,以期提高解的质量。通过求解带有平均工件加权延迟时间指标的多个FJSP基准算例,验证了算法的有效性。计算结果表明,该分层Pareto优化框架对原问题进行分层分解,有利于降低原问题的复杂性,相比多数文献,算法能够获得各基准算例Pareto非支配解,从而为分解求解复杂多目标调度优化问题提供了一种途径。     

半导体制造业生产调度信息系统数据库设计

在半导体制造行业生产调度作业需求基础上,分析了系统的业务流程和数据流程,提出了一种基于仿真方法的生产调度管理系统数据库设计方案,其中包括建立数据库的概念模型和物理模型．方案已成功应用于半导体制造行业的ERP项目,方便调度员对各类设备进行任务分配．     

复杂装备虚拟维修系统设计

以维修工程理论为基础,提出了复杂装备虚拟维修系统设计的总体方案,该方案集成了远程虚拟测试和控制系统,利用知识工程方法进行维修分析决策,可以实现维修过程仿真;设计了基于组件技术的虚拟维修系统多层次体系结构.该虚拟维修系统通过了多个装备虚拟维修任务的应用验证,可快速重构形成新的系统.适应复杂装备维修决策、维修仿真需要.     

面向多中心租赁制造网络的成组维护与团队协同调度策略

随着广域服务型制造模式的广泛应用，承租制造企业规模连续扩大，进而带动维护外包服务的全球多区域化发展.针对出租方提供“产品+服务”中存在的多中心租赁制造服务网络的广域运维调度问题，提出系统层、网络层动态交互的多中心协同维护调度策略.在系统层综合考虑设备维护停机、累积失效损失以及系统组合选取对维护决策的影响，对同一制造租赁系统内的设备进行维护成组优化，得出总维护成本最小的成组维护方案和维护时间窗；在网络层进一步考虑服务路由优化、团队派遣选取和维护响应速度对调度决策的影响，输出最小化总调度成本所对应的各团队最优服务路线.通过算例分析，验证多中心协同维护调度策略在广域运维调度领域的可行性与有效性.     

基于多代理的车间作业计划研究

面对竞争激烈、动态多变和订单驱动的市场,企业的制造系统必须呈现出快速反应性和柔性化。而在车间的布局中多数企业按机群或成组技术来组织生产,这种传统单元模式无法根据任务的变化动态调整。结合Agent技术,通过模拟经济行为中的招投标机制,采用虚拟制造单元的方式来组织生产。根据以往研究文献不足,在任务计划时考虑任务前后工序之间联系,采用推-拉式招投标策略。在评标时考虑加工时间、加工成本和运输费用等因子,以完成整个任务的时间和成本最小为目标。最后以实例说明该方法的有效性。     

一种基于多代理机的敏捷制造单元控制系统

针对敏捷制造单元的特点，提出了一种基于多代理机的敏捷制造单元控制系统．这种控制系统是由重构代理机、资源代理机、任务代理机、设备代理机构成的多代理机系统，通过代理机之间的相互协调完成单元控制任务并保证其敏捷化特性．     

基于改进粒子群算法的柔性制造系统无死锁优化调度

柔性制造系统的优化调度问题是一个复杂的组合优化和NP-hard问题。以赋时Petri网为模型、最小化最大完工时间为优化目标,利用改进粒子群算法对一类柔性制造类系统建立了一种新的无死锁优化调度方法。该方法首先采用2层编码方式对路径和工序进行编码,建立工序与粒子位置之间的一一映射关系;其次,基于实时在线的死锁避免策略对粒子进行死锁检测与修复,保证所搜索的粒子均能解码为无死锁的可行调度序列;然后,设计了2种改进策略：粒子工序定向调整策略和局部搜索策略,以提高算法的寻优效率和局部搜索能力,保证快速得到最优或次优的可行序列;最后,利用2个仿真实验验证所提算法的有效性。实验结果表明：与其他已有算法相比,改进粒子群算法在求解柔性制造系统无死锁优化调度问题上具有较好的寻优能力。     

带重入约束的双集束型晶圆制造设备调度算法

为了有效解决集束型晶圆制造设备群加工过程中存在的重入调度问题,构建了带重入约束的双集束型晶圆制造设备调度算法.首先分析了双集束型晶圆制造设备中重入约束特征.在此基础上,建立调度问题域,并以系统加工周期最小为目标,建立调度模型.采用分解策略,将双集束型晶圆制造设备调度问题分解成单个设备调度问题,并提出了一种全新的机械手调度顺序搜索的启发式算法.最后对调度算法进行仿真实验分析,结果表明该算法是有效的.     

一种求解产品设计项目调度问题的启发式方法

针对产品设计项目(product design project,PDP)调度问题,考虑任务工期的随机性特点和任务的返工可能性,扩展了传统的优先规则计算方法.提出了一种启发式调度方法,采用扩展优先规则和随机串行调度生成方案,以项目交付期最小为目标构造调度方案.通过抽样得来的随机工期向量获得近优调度策略.在不同工期可变幅度下对方法进行测试,实验结果验证了该方法的有效性,并显示在任务工期的不确定程度和任务返工可能性较大时,采用随机调度方法解决PDP的调度问题可以获得更高质量的调度方案.     

基于多代理的单元调度技术研究

针对多阶段的序列任务,提出了基于多代理调度的制造单元模型,以加工成本为主要目标,兼顾任务拖期和设备负荷平衡影响,建立了制遗单元调度问题的数学优化模型,以遗传算法作为组合优选的策略,追求整个单元任务的较优调度效果,详细地阐述了制遣单元调度问题的解决过程,并以甘特图的方式给出了计算结果,表明了模型及算法的正确性和有效性。     

作业车间批量调度策略研究

作业车间调度问题是最困难的组合优化问题之一,在实际生产中具有广泛应用。调度的目的是使完工时间最小化。本文针对实际的具有批量调度问题,分析并比较了几种调度策略。采用遗传算法进行求解,针对作业车间调度问题使用了一种单亲移位算子进行交叉和变异以避免不可行解的产生。最后给出了这些调度策略的仿真实例,结果表明,使用不同的调度策略将得到不同的优化结果,为实际的生产提供一定的指导作用。     

多设计任务调度的非合作博弈研究

从客户竞争需求的角度出发，以提交的设计任务各自的设计时间最短为调度目标，采用博弈理论，提出并构建了一种面向多设计任务的非合作博弈调度模型．在该调度模型中，设计任务被映射为博弈模型的局中人，与设计子任务集对应的可选设计节点映射为各设计任务的可行方案集，各设计任务的设计完成时间的倒数映射为收益函数，将多设计任务的调度转化为多设计任务调度模型的Nash均衡点来求解问题，并采用遗传算法进行了解算．同时，以6个设计任务验证了该任务调度模型及算法的可行性，为解决多设计任务调度问题提供了一种新的思路．