不確定環(huán)境下模具制造車間前攝與反應式調(diào)度方法研究.pdf

1、模具是裝備制造業(yè)的重要組成部分，模具生產(chǎn)水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。雖然企業(yè)不斷引進高端數(shù)控加工裝備，但在高端精密模具制造技術水平方面與發(fā)達工業(yè)國家仍存在較大的差距。加工精度不高、制造周期普遍過長、訂單交貨拖期嚴重是制約我國模具企業(yè)國際競爭力的三大關鍵因素。究其原因，主要是缺乏一種適應模具制造特點的有效生產(chǎn)控制方法。
　　 面向資源的單件工程訂貨型生產(chǎn)方式使得模具制造過程中充滿著大量各種不確定性因

2、素，這給模具車間制訂合理可行的作業(yè)計劃帶來了一定的困難。而在基準方案執(zhí)行當中，突發(fā)事件的頻繁沖擊將使得初始制訂的基準調(diào)度方案可執(zhí)行性不強。因此，必須采取有效的預先防范手段，以及合理的重調(diào)度方法與控制策略，確保生產(chǎn)計劃按時按質(zhì)完成。
　　 本文在國家自然科學基金(50675039、50875051)和國家863計劃資助項目(2006AA04Z132)的聯(lián)合資助下研究不確定環(huán)境下的模具制造車間前攝與反應式調(diào)度問題。根據(jù)模具制造單元的

3、特點，對不確定因素進行了分析及建模，詳細探討了不確定環(huán)境下模具制造車間調(diào)度決策機制，重調(diào)度驅(qū)動機制，建立了相關調(diào)度模型和求解算法。模具柔性流水車間前攝與反應式調(diào)度決策支持系統(tǒng)的實施，將有助于提高企業(yè)生產(chǎn)計劃與控制水平，增強企業(yè)市場競爭力。
　　 本文的主要工作包含以下幾個方面:
　　 1、提出了以主關鍵件為控制指針的模具生產(chǎn)組織結構，建立了不確定環(huán)境下模具柔性流水車間模型，并針對三種主要不確定因素建立了數(shù)學模型，最后提出

4、了模具制造車間前攝與反應式調(diào)度框架;
　　 2、基于工時離散概率模型，分析工時組合情況。在此基礎上，提出了以最大化穩(wěn)定度為優(yōu)化目標的前攝性調(diào)度模型，提出了一種變寬集束搜索求解算法，通過與定寬集束搜索算法的對比分析，表明在求解質(zhì)量和計算耗時方面均具有優(yōu)勢;
　　 3、定義了工序延期概念，提出了工序累積延期的計算方法。針對模具柔性流水車間存在隱性不確定因素和顯性不確定因素的影響，提出了基于累積延期和事件觸發(fā)混合驅(qū)動的反應式調(diào)

5、度機制，建立了基于Plant Simulation的仿真模型，分析了混合驅(qū)動機制的屬性，并與周期性重調(diào)度、事件驅(qū)動重調(diào)度進行了對比分析，結果表明該混合驅(qū)動機制能獲得較低的反應式調(diào)度頻率，并且在急單插入頻率較高的情況下還能保持良好的調(diào)度性能;
　　 4、基于上述調(diào)度衡量指標，提出了模具柔性流水車間兩階段反應式調(diào)度模型，包含局部修補調(diào)度和反應式調(diào)度兩個階段。當混合驅(qū)動機制觸發(fā)反應式調(diào)度，首先執(zhí)行反應式調(diào)度模型的第一階段:局部修補調(diào)度

6、。在局部修補階段，將穩(wěn)定性指標作為首要考慮因素，工件在機器上的加工序列不變，對于受影響工序在時間軸上延后其開始加工時間。采用約束傳播樹表示，提出了基于約束傳播樹的受影響工序局部修補算法。將所提算法與傳統(tǒng)右移(Right Shift)重調(diào)度方法比較，分析了在機器故障和急單插入情況下局部修補算法具有一定優(yōu)越性;
　　 5、通過局部修補算法求解得到調(diào)度方案后，通過設定一個評價模型，包括拖期情況分析，拖期懲罰成本分析，以輔助調(diào)度人員進行

7、決策，由計劃調(diào)度員根據(jù)情況交互啟動第二階段。在第二階段的反應式調(diào)度:雙目標反應式調(diào)度。構建了兼具有效性和穩(wěn)定性的雙目標反應式調(diào)度模型，將基于歐幾里得擁擠距離的非支配排序與基于聚類算法的精英歸檔策略相結合，提出一種改進的多目標遺傳算法進行反應式調(diào)度模型求解，并與NSGA-Ⅱ算法進行比較，仿真結果顯示，由于采用了基于歐幾里德?lián)頂D距離的非支配排序，MMOGA算法求得的非劣解分布比NSGA-Ⅱ算法更均勻，更靠近近似Pareto最優(yōu)前端;