我国汽车高等职业教育需求与对策研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 5 4 1.01MB 47 页 15积分
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第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 课题背景
制造业是国民经济最重要的支柱产业。在工业化国家,约有四分之一的人
从事制造业,约 70%80%的物质财富来自制造业。制造业是我国国民经济的核心
和工业化的原动力,我国制造业工业总产值约占全国 GDP 42.5%。伴随中国加
WTO 和经济全球化,中国正在成为世界制造业的中心。中国的制造业企业面临
更加激烈的国际国内市场竞争
生产调度就是组织执行生产进度计划的工作。生产调度以生产进度计划为
据,生产进度计划要通过生产调度来实现。生产调度的必要性是由工业企业生
活动的性质决定的。现代工业企业,生产环节多,协作关系复杂,生产连续性
情况变化快,某一局部发生故障,或某一措施没有按期实现,往往会波及整个
产系统的运行。因此,加强生产调度工作,对于及时了解、掌握生产进度,研究分
析影响生产的各种因素,根据不同情况采取相应对策,使差距缩小或恢复正常
非常重要的。
生产控制系统中,及时准确的调度对于生产系统的高效运行有着重要影响
这就对调度优化方法提出了更高的要求。车间生产调度是生产过程的重要环节。
产调度的目的是使工件加工路径的组合优化,确定工件的加工路径和每一工序
加工开始时间,以确保所选定的生产目标最优,如总加工时间最短等有效的调
度方法和优化技术的研究和应用,改善生产调度方案,可以大大提高生产效益
资源利用率,进而增强企业的竞争能力。由于生产加工多品种、小批量的趋势,调
度问题日益复杂。有的调度问题不仅要确定加工排序,还要在生产工艺约束条
下确定最优加工批量,属多目标组合优化问题。随着调度规模的扩大,许多调
问题均属 NP-hard 问题,至今没有可以精确求得最优解的多项式时间算法。探索实
用和有效的算法,仍是国际上关注的热点研究课题。
Flow-shop 生产调度问题,除少数小规模问题在多项式时间求解算法
大部分属于 NP-hard 问题。问题描述相对容易是求解非常困难调度优化
算法可分为精确求解方法和近似求解方法。近似求解方法如造法、发式方
法、随机搜索方法等,由于可以快速找到满意解,在生产调度领域受到广泛的重
和研究,而各种合式索方法在许多组合优化领域均得到广泛的应用。
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Flow-shop 生产调度问题的博弈算法研究
精确求解方法一有解析方法、穷举法、分支定界法等。方法对小规模调
度问题比较有效,对大规模问题计算量和存储满足
造性方法如 CDS 法、NEH 法等,是近似求解方法。方法可以快速建立
问题的解,通常解的质量差,而始解的要求高。现在一般都采用
发式方法其初始解,以提高其搜索性能。
EC退SA
TS等。方法从若干解出发,对其邻域的不断搜索和当前解的体换来实现
优化。遗传算法GA的局部索能力较弱SA 退火时间较长TS
忌表造相对困难,所以实际应用中经常些启发式方法来使用。
人工能方法如蚁群系统AS网络(NN混沌搜CS免疫
算法IA等,是常用的一类启发式方法。方法利用人工能的原
技术进行索,优化过程化为能系统动化过程,利用系统的动态演
化来实现优化。
随着人们认识入以及科学技术的发,一些新兴的算法也越越受到
,如 DNA 计算、计算等。算法随着技的发强大的索能力
使多现在非常困难的问题迎刃而解。
1.2 作业排序问题
1.2.1 作业排序问题的描述
期性生产类型的生产组织式是工艺业化,车间往往就是生产过程中的某
个工艺阶段,每个件在车间内要经过某个工序的加工。因此车间的作业计划中
工件加工的排序问题是一个难点其难处在于件种多,加工的工艺程和加工
工时差别较大。一采取重点管住键零件和关键设备的方法。
排序问题一可作如下描述:n件在有m台设备的车间内加工,每种件加
工所要的设备数可以是不同的,加工的可以不同,要求排出效果尽可能
的工件加工序。目对这个问题的研究所取得的成果只能解决少数几特殊条件
下的排序问题,其思路是确定一个优化目标,再寻求解题模。通常取一批加工
任务在车间内停留的时间最短为优化目标。
1.2.2 作业排序问题的分
排序问题有不同的分方法。就生产方式而,调度问题可分为开环车间
open shop)型环车间closed shop)型。开环调度问题,也称加工排序问题
它本质上研究工件的加工序,即订单所要求的产品在所有机器上的加工序,
订单均来源于顾客,不考虑库存设立环调度问题研究工件的加工
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第一章 绪论
,还及各产品批量大小的设置满足生产工艺约束条件下寻找一个调度策
,使得所确定的生产批量和相应的加工序下的生产性能标最优,顾客需
求的产品均由库存,生产任务般只由产品存储来决定。
在生产作业排序中,还可进一机器、工件和目标函数特征。按照机
的种量不同,可以分为单台机器的排序问题和多台机器的排序问题。对于
台机器的排序问题,按工件加工的路线特征,可以分成件车间job-shop
序问题和流水车间flow-shop排序问题。工件的加工路线不同,是件车间排
序问题的基本特征;而所有工件的加工路线完全相同,流水车间排序问题的
本特征
按工件到达车间的情况不同,可以分成静态排序问题和动排序问题。进行
排序时,所有工件都已到达,可以一他们进行排序,这是静态排序问题;若
件是到达,要随时它们的加工序,这是动排序问题。
按目标函数的性质不同,可划分不同的排序问题。如,同是单台设备的排
序,目标是使程时间最短和目标是使工的工件,实质上是
不同的排序问题。按目标函数的情况,还可以划分为目标排序问题和多目标排序
问题。
由此可,由机器、工件和目标函数的不同特征以及其它因素上的差
了多种多的排序问题及相应的排序方法。
1.2.3 作业工件加工据和
调度问题中,通常一个工件Ji包含nioperation{Oi1Oini},每
Oij的加工时间或求为pijni=1工件Ji包含一个Oi1简记其
工时间为pi工件Jj的第一个作可执行的时释放时间或准时间release
dateri加工Oij机器集为 ,Oij可以在 中任何
台机器上加工。通常, 仅对应一台机器对应所有机器前者称
器(dedicated machine后者称机( parallel machine。许多实际生产系
统中,各机器装备相同或不同的工作可以在任何台装备机器
上加工,这就是生产系统所调度通常为多目的机器(multi-
purpose machinesMPM调度。Oij的加工过程同时占有 中所有机器则称该
调度问题为多处理机任务multi-processor task scheduling。对于每一件
jitji的加工fit成时间或due
datedi之相关的weight为 。
同一机器没有任意两个时间间重没有分配给同一个工件的任意
个时间间重并且满足调度问题的一些特殊工艺约束,则称一个调度为可行
feasible使
optimal
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Flow-shop 生产调度问题的博弈算法研究
通常,工件加工性可用六元{ }表示
1加工方式,包括抢preemptionnon-
preemption中,占式加工中作在加工过程中可以被打断在原机器
机器上重开始占式加工旦操作开始,直到加工完毕,不能被其他
加工打断。通常,记抢占式加工为 1=pmtn,而非占式加工中出现
1
2用来表示工件间的加工优关系precedence relation关系可
以用非环有向图G=VA表示V={1n}表示工件,ik
A当且JiJk开始加工之G任意
2= p r e cG对 应 t r e e则 记 2= t r e eG对 应 链 ( c h a i n,则 记
2=chainG对应的图具有系-series-parallel)特性,则记 2=sp-graph
调度问题不考虑工件加工的优先权中不出现 2
3用来工件的准加工时间。ri则记 3=ri;若所有ri=0
中不出现 3
4表示加工时间或量的制。4pi=1pij=1,每个工件
1次操如加工时间为1。有时, 4可为一些具明显意
的值,如pi{1,2},di=d
5表示交货信息5=di表示工件有期要求,中不出现
5
6用来表示批量信息工件是成批合进行加工。批量调度中,同批
的各工件的成时间等于批量的成时间,定各批量的加工设置时间相同且与
加工关。 6=p-batch6=s-batch别表示批量度等于批量中所有工件
的加工时间的最大值或加工时间之和。考虑批量调度,中不出现 6
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第一章 绪论
1.2.4 作业加工环
作业加工环通常可用一个二参数串 =1 2表示1{oPQ
RPMPMQMPMGXOJF}符号o表示空1=o=2
1{oPQRPMPMQMPM}每个工件仅包含一个作。
1=o每个工件必在一个规定机器上加工。
1{PQR}{M1
Mm}台机器上加工。中 , 1= P表 示 相 同 机 ( i d e n t i c a l p a r a ll e l
m a c h i n e s任 意 机 器 Mj满 足 pi j
= p
i1= Q表 示 匀 并 u n i f o r m
parallel machines,pij=pi/sjsj机器Mj的加工1=R表示不相
unrelated parallel machinespij=pi/sijsij工件相关的机器Mj的加工
1=PMPMQMPM则表示加工环对应有相同或均匀速度的多目的
1={GXOJF}则表示作模每个工件包含多个作。同
时,所有机器用的,ij有一个素,作间在优先顺序。调度
为一般(General shop调度,1=G
另外2表示机器数若机器数给且已知则记 2为相应的;若机器
数给但任意则记 2=k;若机器数任意则记 2=o
1.3 Flow-shop车间调度问题
1.3.1 Flow-shop车间调度问题的描述
Flow-shop车间调度问题是特殊工件性和加工环的最典型和最重要的
调度问题,通常是特殊的开环调度问题。
Flow-shop车间调度问题研究技术约束条件相同的n个工件在m台机器上的加工
过程,Oij表示i个工件在第j台机器上的作,相应的作时间pij已知,事先给
定各工件在各机器上的加工(称为技术约束条件,要求确定技术约束条件
的各机器上所有工件的加工序,使加工性能达到最优。
典型Flow-shop车间调度问题中,技术约束,通常还定以下条件
1) 各工件经过时间后即可开始加工
2) 每一时台机器只能加工一个工件,每个工件台机器所加工
同时加工过程为不间,整个加工过程中机器均有效
3) 整个加工过程中,每个工件不能在同一台机器上加工多次;
4) 各工件必按工艺路线定的序在机器上加工
5) 考虑工件加工的优先权;
6) 许等即前一个未完成,则后面的要等待;
7) 所有机器处理的加工类型均不同
8) 特殊说明,工件的加工时间事先给定,在整个加工过程中保不变
9) 特殊说明,工件加工时间内包含加工设置时间
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摘要:

第一章绪论第一章绪论1.1课题背景制造业是国民经济最重要的支柱产业。在工业化国家,约有四分之一的人口从事制造业,约70%~80%的物质财富来自制造业。制造业是我国国民经济的核心和工业化的原动力,我国制造业工业总产值约占全国GDP的42.5%。伴随中国加入WTO和经济全球化,中国正在成为世界制造业的中心。中国的制造业企业面临更加激烈的国际国内市场竞争生产调度就是组织执行生产进度计划的工作。生产调度以生产进度计划为依据,生产进度计划要通过生产调度来实现。生产调度的必要性是由工业企业生产活动的性质决定的。现代工业企业,生产环节多,协作关系复杂,生产连续性强,情况变化快,某一局部发生故障,或某一措施没...

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