離散制造系統(tǒng)生產(chǎn)計劃與調(diào)度的集成優(yōu)化.pdf

1、生產(chǎn)計劃與調(diào)度在制造業(yè)生產(chǎn)運行管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對企業(yè)在降低生產(chǎn)成本、有效利用資源等方面有著重要的影響。生產(chǎn)計劃與調(diào)度分別屬于中期與短期兩個不同的決策層面。通常情況下，生產(chǎn)計劃與調(diào)度按順序依次制定，也就是首先制定生產(chǎn)計劃，然后依據(jù)所制定的計劃產(chǎn)生具體的調(diào)度。這種遞階制定生產(chǎn)計劃與調(diào)度的主要弊端是在制定生產(chǎn)計劃時沒有考慮詳細的調(diào)度層信息，所制定的生產(chǎn)計劃往往是不可行，即根據(jù)計劃層所制定的決策，可能帶來調(diào)度不可行問題。因此，研究生

2、產(chǎn)計劃與調(diào)度集成優(yōu)化問題是必要且有意義的。
　　本文以離散制造業(yè)為背景，針對不同的生產(chǎn)環(huán)境下的生產(chǎn)計劃與調(diào)度集成優(yōu)化問題，建立了數(shù)學(xué)模型，開發(fā)了相應(yīng)求解方法。論文主要工作概括如下:
　　1.針對汽車同步裝配線的生產(chǎn)計劃與調(diào)度集成優(yōu)化問題，建立了混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)模型。提出了一種基于拉格朗日松弛的分解法，將所建立的模型分解為批量計劃、子批排序（調(diào)度）、拖期與提前期等子問題。將調(diào)度子問題轉(zhuǎn)化為與時間相關(guān)的旅行商問題

3、，并采用dynasearch算法求解。證明了計劃子問題的MINLP模型可以線性化為混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP)，經(jīng)過證明，得到了有關(guān)拉格朗日乘子的一個性質(zhì)，該性質(zhì)可以用來加速算法收斂速度。對于拉格朗日對偶問題，用均衡方向策略法求解。仿真結(jié)果表明了模型及算法的有效性。
　　2.針對一類兩階段生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃與調(diào)度集成優(yōu)化問題，建立了離散雙層規(guī)劃模型。該模型能夠反映兩階段生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)計劃與調(diào)度相互關(guān)聯(lián)的特點。提出一種基于混合優(yōu)化方法

4、的分支定界解法，證明了相關(guān)性質(zhì)?；谶@些性質(zhì)，給出了有效縮減搜索空間的方法，構(gòu)造了有效下界。針對分支定界法的松弛問題，給出了一種采用模擬退火算法與預(yù)估校正法交替迭代求解的混合優(yōu)化方法。通過仿真，驗證了模型與算法的有效性。
　　3.針對柔性作業(yè)車間的生產(chǎn)計劃與調(diào)度集成優(yōu)化問題，建立了MINLP模型。模型綜合考慮了安全庫存、需求損失及工件加工路線柔性等方面因素。提出了一種基于拉格朗日松弛的分解算法，將原問題分解為計劃子問題與調(diào)度子問題

5、。針對松弛的生產(chǎn)計劃子問題，提出一種新的費用結(jié)構(gòu)，以保證生產(chǎn)計劃決策與一些實際情況相符，證明了關(guān)于計劃子問題最優(yōu)解的幾個性質(zhì)。設(shè)計了一種變量固定與松弛策略與滾動時域組合算法進行求解。對于調(diào)度子問題中的加工路線柔性問題，提出了一種新的機器選擇策略，并采用離散粒子群優(yōu)化算法求解調(diào)度子問題。并通過數(shù)值試驗驗證了模型與算法的有效性。
　　4.針對兩階段加工裝配型生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃與調(diào)度集成優(yōu)化問題，建立了MINLP模型。鑒于模型的復(fù)雜性，