文档介绍：成批生产计划调度的集成建模及优化
尚文利 1, 2,范玉顺 3
(1. 中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳 110016; 2. 中国科学院研究生院,北京 100039;
3. 清华大学自动化系,北京 100084)
摘要: 针对多品种批量生产类型建立考虑调度约束的生产计划与调度的集成优化模型。函数目标是使
总的调整费用、库存费用及生产费用之和最小,约束函数包括库存平衡约束和生产能力约束,同时考虑了
调度约束,即工序顺序约束和工件在单机上加工的能力约束,调度约束的引入保证了计划的可行性。该模
型为两层混合整数规划模型,综合运用遗传算法和启发式规则,提出了混合启发式求解算法。最后针对沈
阳第一机床厂的多品种批量生产类型车间进行了实例应用,对车间零件月份作业计划进行分解,得到各工
段的单元零件周作业计划,确定了零件各周的生产批量与投产顺序。
关键词: 计划调度集成;调度约束;生产批量;遗传算法
中图分类号: TP29
0 引言
在机床制造业,机加车间主要分为多品种、小件、大批量与大件、小批量两种生产方式。
小件、大批量生产车间主要生产机床轴杆、轴套、奇型、盘类等工件,产品类型变化大,生
产批量大,流水性较强,生产周期短,计划性变化较大,投产方式由于投料数量多、入库频
繁,采用月批、半月批、周批或日批的方式进行。企业的计划包括年度、季度和月份产品生
产计划。厂级生产制造部下达月份产品生产计划到车间,由车间负责具体实施,而车间计划
人员制定短期零件加工计划时,往往凭经验确定零件的加工批量和投产顺序,常会导致在制
品存量大,计划不能按时完成以及生产不平衡等情况的发生。传统递阶结构的 MRPII 计划
分解方法,在确定零件在各周期的生产批量时,由于没有考虑具体的调度约束,常导致制定
的计划在调度中的不可行性。
对于批量生产类型的车间,制定生产计划的核心是确定产品在每个时间段上的生产数
量,使产品的总的调整费用与库存保管费用之和最小。针对批量生产的制造环境,文献[1~4]
分别给出了生产计划和调度的集成优化方法。文献[1]提出了一种车间环境集成计划与调度
模型,针对 Job-shop 车间中有准备时间和无准备时间两种情况,交替进行生产计划分解,
以求最后得到最优的可行计划,但这种方法只能收敛于局部最优解。文献[2]建立了一个车
间的集成生产计划与调度模型,同时考虑了工序加工的先后顺序约束和作业在机床上加工的
能力约束,并采用拉氏松弛技术对其进行求解,但求解松弛调度子问题的算法的计算复杂性

基金项目:国家高技术计划资助,合同号:2002AA412020
作者简介:尚文利(1974-),男,黑龙江省北安市人,中国科学院沈阳自动化研究所先进制造技术研究室博士研究生,主要从
事生产计划与调度优化技术、系统建模等研究。E-mail: shangwl@。
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较大,难以解决大规模问题。文献[3]针对复杂的装配型产品制造,给出了一种启发式方法,
通过对产品订单进行分组,寻找网络关键路径进行调度,以准备时间、库存和总交付周期最
小为目标,来确定最优批量,但没有考虑多周期加工情况。文献[4]针对多级、多资源约束
的柔性生产线,以使总的调整费用、库存费用及加班费用之和最小为目