基于粒子群算法的多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)調(diào)度問題研究.pdf

1、流程工業(yè)在世界經(jīng)濟中占很大比例，是許多國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。隨著市場需求的變化，其生產(chǎn)過程逐步向多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)化。多產(chǎn)品批處理方式固有的靈活性使得其效率和效益很大程度上依賴生產(chǎn)計劃的編制和調(diào)度方案的確定。然而，其生產(chǎn)調(diào)度問題是復雜的優(yōu)化問題，現(xiàn)有的理論和方法不能很好的解決，迫切需要研究多產(chǎn)品批處理調(diào)度問題的建模和優(yōu)化技術(shù)，探索尋找更好的調(diào)度方法，以指導企業(yè)實踐、降低企業(yè)運營成本、提高企業(yè)管理水平。
　　多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)

2、調(diào)度中各產(chǎn)品的物料按照相同的生產(chǎn)工藝依次連續(xù)通過各階段的設(shè)備進行加工，當各階段連續(xù)生產(chǎn)時類似于離散過程經(jīng)典Flow-Shop調(diào)度問題。本文在以往研究的基礎(chǔ)上對多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)調(diào)度問題用PSO算法求解方面做了相關(guān)探索性研究并將研究應(yīng)用于鋁錠生產(chǎn)制造過程當中，探求解決實際問題的方法，為企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供理論基礎(chǔ)。
　　首先，將各階段由單一設(shè)備連續(xù)加工的多產(chǎn)品批處理調(diào)度問題轉(zhuǎn)化為經(jīng)典一般Flow-shop調(diào)度問題，對其建模方法進行研究

3、，然后運用三種方法求解問題。其中，前兩種方法是以往學者基于連續(xù)建模思想建立混合整數(shù)規(guī)劃模型求解的方法。第三種方法是提出一種改進粒子群算法求解，算法中引入雙向搜索策略改善了PSO易陷入局部最優(yōu)而喪失種群多樣性的缺陷。通過算例驗證，傳統(tǒng)的模型在求解小規(guī)模問題性能較好，而在大規(guī)模問題時，PSO算法是求解問題比較有效的方法。
　　其次，在以上研究的基礎(chǔ)上將問題進一步向?qū)嶋H生產(chǎn)環(huán)境拓展，研究了各階段由并行設(shè)備協(xié)調(diào)生產(chǎn)的多產(chǎn)品批處理調(diào)度問題。

4、由于加入了并行設(shè)備的選擇而使問題相對于單一設(shè)備問題更加復雜。將其轉(zhuǎn)化為經(jīng)典的混合Flow-shop調(diào)度問題，在一般Flow-shop調(diào)度問題建模的基礎(chǔ)上建立模型，并提出一種結(jié)合單純形搜索和粒子群算法優(yōu)勢提高算法求解能力和效率的改進粒子群算法。并用一類經(jīng)典實例測試驗證，將算法的計算結(jié)果與文獻中的模型計算結(jié)果比較，得出隨著問題規(guī)模的增大，傳統(tǒng)模型難以求解且解的質(zhì)量不高，而在處理大規(guī)模的問題中，PSO體現(xiàn)出了優(yōu)良性能。
　　再次，基于以

5、上研究對現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)進行了簡要描述和分析，根據(jù)實際生產(chǎn)流程對生產(chǎn)工藝過程簡化處理，提取某鋁廠由鋁土礦生產(chǎn)工業(yè)用鋁錠的生產(chǎn)過程，分析處理后將其抽象為一個各階段并行設(shè)備協(xié)調(diào)生產(chǎn)的多產(chǎn)品批處理生產(chǎn)模式，然后用批處理方法對產(chǎn)品各階段進行分批、計算確定對應(yīng)批次的加工時間和能耗，最后將其轉(zhuǎn)化為經(jīng)典混合Flow-shop調(diào)度問題，從節(jié)能角度出發(fā)建立以最小能耗為調(diào)度目標的數(shù)學規(guī)劃模型，調(diào)用與單純形法混合的改進PSO進行求解，將求解結(jié)果與基本GA結(jié)果進