基于單元制造的雙資源車間調(diào)度系統(tǒng)研究

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1、北京工、【匕大學(xué)工學(xué)碩+學(xué)位論文個(gè)工件的某個(gè)工序，而且只能在上道工序加工完成后才能開(kāi)始下一道工序的加工。前者稱為占用約束，后者稱為順序約束。就生產(chǎn)方式而言，調(diào)度問(wèn)題可分為開(kāi)環(huán)車間(OpenShop)型和閉環(huán)車間(ClosedShop)型。開(kāi)環(huán)調(diào)度問(wèn)題，也稱加工排序問(wèn)題，它本質(zhì)上只研究工件的加工順序，即訂單所要求的產(chǎn)品在所有機(jī)器上的加工排序，其中訂單均來(lái)源于顧客，不考慮庫(kù)存的設(shè)立。閉環(huán)調(diào)度問(wèn)題除研究工件的加工順序外，還涉及各產(chǎn)品批量大小的設(shè)置，即在滿足生產(chǎn)工藝約束條件下尋找一個(gè)調(diào)度策略，使得所確定的生產(chǎn)批量和相應(yīng)的加工順序下生產(chǎn)性能指

2、標(biāo)最優(yōu)。顯然，閉環(huán)調(diào)度問(wèn)題較開(kāi)環(huán)調(diào)度問(wèn)題要復(fù)雜。鑒于批量大小與排序間的耦合性，尋求批量大小和排序的有效同時(shí)處理方案很難，目前處理閉環(huán)問(wèn)題的常用近似方法是，首先確定批量大小，然后確定加工順序。1．2．1車間調(diào)度的分類根據(jù)研究的側(cè)重點(diǎn)不同車間調(diào)度問(wèn)題有多種分類方式，根據(jù)工件加工特性、機(jī)器加工環(huán)境和加工性能指標(biāo)的不同，可分為工件車間調(diào)度、’流水車間調(diào)度、開(kāi)放車間調(diào)度和單車間調(diào)度等。(1)工件車間(JobShop)調(diào)度給定一個(gè)工件的集合和一個(gè)機(jī)器的集合，每個(gè)工件包括多道工序，每道工序需要在一臺(tái)給定的機(jī)器上非間斷地加工一段時(shí)間；每臺(tái)機(jī)器一次最

3、多只能JJHI--道工序；調(diào)度就是把工序分配給機(jī)器上某一個(gè)時(shí)間段。在這種車間中，機(jī)床設(shè)備的布局可以是任意的，因此零件的加工路徑也是任意的，并且各零件的工序內(nèi)容和數(shù)量也是任意的。這是最一般的車間調(diào)度形式。(2)流水車間(FlowShop)調(diào)度在這種車間中，每個(gè)工件在機(jī)器上的加工順序相同，且是確定的；每臺(tái)機(jī)器在每個(gè)時(shí)刻只能加工某個(gè)工件的某道工序；一個(gè)工件不能同時(shí)在不同機(jī)器上加工；工序的準(zhǔn)備時(shí)間與順序無(wú)關(guān)，且包含在加工時(shí)間中。這樣，機(jī)床設(shè)備的布局如同流水線一樣，零件依次從流水線的一端進(jìn)入，最后從另一端流出。。(3)開(kāi)放車間(OpenSho

4、p)調(diào)度每個(gè)零件的工序之間的加工順序是任意的。零件的加工可以從任何一道工序開(kāi)始，在任何一道工序結(jié)束。(4)單車間(SingleShop)調(diào)度在這種車間中，每個(gè)零件只能有一道工序。其中工件車間和流水車間調(diào)度問(wèn)題是具有特殊工件特性和加工環(huán)境的最典型和最重要的調(diào)度問(wèn)題，通常是特殊的開(kāi)環(huán)調(diào)度問(wèn)題，也是研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。如前所述，如果各工件在各機(jī)器上的加工次序相同，一個(gè)JobShop調(diào)度問(wèn)第1章緒論題就轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的FlowShop調(diào)度問(wèn)題。本文主要研究Job．Shop調(diào)度問(wèn)題。1．2．2車間調(diào)度的性能指標(biāo)調(diào)度的性能指標(biāo)是調(diào)度人員和生產(chǎn)管理人

5、員評(píng)價(jià)調(diào)度方案的標(biāo)尺。這里以n個(gè)工件、m臺(tái)機(jī)器的JobShop為例(約定工序開(kāi)始加工后不能打斷，不考慮工件加工優(yōu)先權(quán)和批量)給出常用的調(diào)度性能指標(biāo)。首先，我們先引入一些相關(guān)變量和符號(hào)。d，工件，，的交貨期；‘工件，，的準(zhǔn)備時(shí)間；p廳工件，，進(jìn)行第，道操作的加工時(shí)間；％工件，，進(jìn)行第／道操作的等待時(shí)間；w工件／，的總加工等待時(shí)間，即w，=ywf，；‘‘‘-一V』=1Ci工件以的加工完畢時(shí)間，則e=‘+∑(～+p{『)；／=l丘工件，i的流經(jīng)時(shí)間(flow—time)，即E=G—l；￡f工件Jf的推遲完成時(shí)間(1ateness)，即Lf

6、=C／一df；正工件，i完成的拖后時(shí)間(tardiness)，即正=max{Lf，0)；Ef工件‘完成的提前時(shí)間(earliness)，即Ef=max{一Lf，0)；nliIi機(jī)器M，完成全部加工任務(wù)總的空閑時(shí)間，即，，亍Cf一一∑P∥，其中／=1C一=max{q，?，e)，聊i為機(jī)器M，上加工的工件總數(shù)；Nw(f)f時(shí)刻處于等待狀態(tài)的待加工工件數(shù)；以(f)，時(shí)刻正在加工的工件數(shù)；Ⅳc(f)f時(shí)刻已加工完畢的工件數(shù)；M(f)t時(shí)刻未加工完畢的工件數(shù)。北京T業(yè)大學(xué)丁學(xué)碩士學(xué)伊論文顯然，Ⅳc(f)+Nu(t)=，z，Ⅳ。(f)+Ⅳp(f

7、)=Nu(f)，M(O)=，z，M(c咖)=0。基于此，調(diào)度問(wèn)題的一些典型性能指標(biāo)表示如下：基于加工完成時(shí)間的性能指標(biāo)：最大流經(jīng)時(shí)間‰，總流經(jīng)時(shí)間∑E，加i=l權(quán)流經(jīng)時(shí)間∑wiE，平均流經(jīng)時(shí)間萬(wàn)。最大完成時(shí)間c一(makespan)，平均完i=1成時(shí)間C；基于交貨期的性能指標(biāo)：平均推遲完成時(shí)間￡，最大推遲完成時(shí)間三。。。一n平均拖后時(shí)間T，最大拖后時(shí)間rm戤，總拖后完成時(shí)間∑乃。拖后工件個(gè)數(shù)甩r(完i=I成時(shí)間大于交貨期的工件個(gè)數(shù))或拖后工件比例孫／n；基于庫(kù)存的性能指標(biāo)：平均等待加工工件數(shù)Ⅳ。。平均未完成工件數(shù)Ⅳ。。平均已完成工件

8、數(shù)Ⅳ。。平均正在加工工件數(shù)Ⅳ，。平均機(jī)器空閑時(shí)間，。最大機(jī)器空閑時(shí)間1。。；多目標(biāo)綜合性能指標(biāo)：流經(jīng)時(shí)間與總拖后時(shí)間的綜合，如萬(wàn)+五∑Z，其i=l中五為權(quán)重。Makespan與總拖后時(shí)間的綜合，即c嘲+五∑Z。E／丁指標(biāo)，即i=I∑@