模具企業(yè)動態(tài)車間作業(yè)計劃研究.pdf

1、模具是工業(yè)產(chǎn)品成形的重要工藝裝備之一，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。近二十幾年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國模具工業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展。然而，與發(fā)達(dá)工業(yè)國家相比，我國的模具工業(yè)水平仍存在差距，這種差距在企業(yè)管理方面表現(xiàn)得尤為明顯。通過對我國多家模具企業(yè)的實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，模具生產(chǎn)管理是模具企業(yè)管理中的瓶頸所在。由于模具生產(chǎn)是由訂單驅(qū)動的、產(chǎn)品生產(chǎn)的一次性和制造過程的經(jīng)驗性，造成車間級生產(chǎn)的計劃性差，各種變更和意外沖突頻繁，車間級的計劃管理是模具企

2、業(yè)的生產(chǎn)管理中最為薄弱的環(huán)節(jié)，也是模具企業(yè)管理者最為棘手的問題。針對這一狀況，本文將模具企業(yè)的動態(tài)車間作業(yè)計劃作為研究主題，對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，并以此為基礎(chǔ)，開發(fā)了與車間現(xiàn)場實時監(jiān)控相結(jié)合的模具企業(yè)動態(tài)車間作業(yè)計劃系統(tǒng)——eManScheduling。 從工件到達(dá)的性質(zhì)和執(zhí)行過程的變化來分，車間作業(yè)計劃可分為靜態(tài)車間作業(yè)計劃和動態(tài)車間作業(yè)計劃。動態(tài)車間作業(yè)計劃通常包括兩方面含義：工件隨機(jī)陸續(xù)到達(dá)和執(zhí)行過程中動態(tài)

3、多變。根據(jù)模具企業(yè)的生產(chǎn)特點，顯然，相應(yīng)的車間作業(yè)計劃應(yīng)該屬于動態(tài)車間作業(yè)計劃。本文首先從模具企業(yè)動態(tài)車間作業(yè)計劃的建模入手，采用面向?qū)ο蟮乃枷耄到y(tǒng)地分析了任務(wù)、資源和加工三類對象中與車間作業(yè)計劃相關(guān)的各類屬性，建立了相應(yīng)的動態(tài)車間作業(yè)計劃模型。為了探索面向?qū)嶋H生產(chǎn)條件下車間作業(yè)計劃的優(yōu)化求解算法，提出了一類針對模具生產(chǎn)特點的特殊作業(yè)計劃問題——平行機(jī)問題，并設(shè)計了一種改進(jìn)的遺傳算法。在該算法中，提出了“資源的工時能力指數(shù)”、“冗余機(jī)

4、器基因庫”的概念，為了兼顧算法的收斂速度和群體的多樣性，在交叉算子中加入了針對父代和后代的賭輪選擇，并設(shè)計了基于機(jī)器負(fù)荷的LBH啟發(fā)式變異算子。與其它平行機(jī)問題求解算法相比，作者所提出的算法表現(xiàn)出較優(yōu)越的性能。然而，從算例運行的時耗來看，遺傳算法對模具企業(yè)實際生產(chǎn)的車間作業(yè)計劃來說仍缺乏適用性。為此，基于模具制造過程的特點，進(jìn)一步提出了一類考慮工序相關(guān)性的動態(tài)車間作業(yè)計劃問題。通過對工序相關(guān)性的定義和描述，建立了相應(yīng)的動態(tài)車間作業(yè)計劃問

5、題的優(yōu)化模型和析取圖模型，并提出了基于優(yōu)先調(diào)度規(guī)則的啟發(fā)式算法。在該算法中，設(shè)計了一種將FCFS與ODD組合在一起的隨機(jī)選擇規(guī)則RAN(FCFS,ODD)，通過對模擬實例的仿真運行可以看出，作者所提出的啟發(fā)式算法和RAN(FCFS,ODD)優(yōu)先調(diào)度規(guī)則具有較優(yōu)越的性能。 為了使所提出的啟發(fā)式算法可獲得實際應(yīng)用，本文從模具企業(yè)車間作業(yè)計劃系統(tǒng)實現(xiàn)的角度，對其它的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)也進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。為兼顧算法的實用性、簡便性,減少算法的

6、運行時間，提出了車間作業(yè)計劃中時間參數(shù)轉(zhuǎn)換的概念和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換算法；為了均衡資源負(fù)載，最大限度地、合理地利用加工資源，提出了車間作業(yè)計劃中加工資源優(yōu)選的模糊決策方法；針對模具加工過程中通常出現(xiàn)的批處理、配作和多處理機(jī)等非傳統(tǒng)調(diào)度問題，通過引入“組合工件”、“資源組”、“資源使用單位”、“工期”等概念，首次提出了將這兩類非傳統(tǒng)調(diào)度問題轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)調(diào)度問題的處理方法；為使動態(tài)車間作業(yè)計劃系統(tǒng)與車間現(xiàn)場實時監(jiān)控系統(tǒng)有效地集成，提出了日程車間作業(yè)計

7、劃時間長度的定性與定量確定方法以及對監(jiān)控反饋信息的處理方法，并根據(jù)模具企業(yè)車間作業(yè)計劃的特點，設(shè)計了模具關(guān)鍵路徑的逆推搜索算法。 在上述理論研究成果基礎(chǔ)上，作者基于面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，采用平臺無關(guān)的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言Java，開發(fā)了C/S模式的模具企業(yè)動態(tài)車間作業(yè)計劃系統(tǒng)——eManScheduling。該系統(tǒng)充分考慮了模具企業(yè)的生產(chǎn)特點，并與車間實時監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了有效集成，實現(xiàn)了快速的自動排程，并提供了較強(qiáng)大的交互處理功能。在