文档介绍：南京航空航天大学
博士学位论文
混合流水线生产计划与调度问题研究
姓名:刘建国
申请学位级别:博士
专业:机械电子工程
指导教师:王宁生
20080301
南京航空航天大学博士学位论文
摘要
21 世纪人类进入了信息化的时代,经济的全球化、一体化、市场化和信息
化,使全球市场竞争也越来越激烈,促使企业的生产方式发生了巨大的变化。利
用现代各种先进的方法和技术,优化生产经营和生产操作,优化资源分配的生产
计划和调度已经越来越重要,是实现精细化生产,增强企业竞争力的一个重要方
面。随着生产方式的改进,对生产计划与调度的研究也具有越来越重要的现实意
义和理论价值。
本文根据汽车生产企业的生产流程,对混合流水型生产方式的生产计划、投
产序列优化调度、生产过程的监测和控制、生产中的物料需求几方面的应用,结
合汽车部件生产和整车装配生产计划与调度过程进行了深入的研究。主要工作内
容及创新点如下:
(1)提出了混流装配生产计划与生产排程制定方法。以订单需求与企业生产
能力为依据制定生产计划和工作班次。为保证产品生产序列满足负荷平衡和物料
消耗平准化,设计了加权决策的多目标模型,采用免疫优化算法,设计了一种新
的抗体浓度表示方法,能够以很快的收敛速度获得优化结果。计算结果表明,按
照该序列进行生产日程安排,可以满足交货日期要求,并能使库存最小化。
(2)根据混流生产产品的特点,提出了以状态路径或状态网络图表达产品装
配生产过程的方法,并由此建立产品状态之间的转化路径,以此为依据,可以实
现产品个性化的生产活动往后推迟,同时可以实现在制品的在线动态调整。
(3)构建了基于产品控制和在制品动态调整的混流装配生产计划与调度体系
结构,给出了生产监控的数学模型,提出了多个控制向量,实现了从生产计划的
产品队列到在制品的状态跟踪和分析,以及对产品的调整等生产过程的动态描
述。
(4)将产品装配工艺与产品物料清单结合形成装配工位物料需求,按照装配
线物料供给特点,既可以得到按生产节拍的投料计划,也可以依据单元物料消耗
和产品生产序列推导出不同时间段的物料需求。给出的物料需求的计算公式,可
以获得不同时间精度的投料计划。
(5)在混合流水加工车间,生产调度目标是生产时间最小化与机器负荷平衡,
为此建立了控制负荷差别的数学模型,以最小化的 makespan 为目标,运用免疫
算法求解,可以加快算法的迭代速度,提高效率。对于加工和装配两阶段生产调
度,利用分治方法将问题分解得到多个子问题并形成对应的 Agent,然后采用合
I
混合流水线生产计划与调度问题研究
作博弈理论,进行多 Agent 之间的合作博弈,实现优化过程。
(6)为处理生产过程中的突发事件,设计了漏斗模型动态调度方法。以调
度窗口里的生产任务为漏斗库存,以事件为驱动再调度的策略,按照策略选择任
务进入调度窗口,保持任务总量与生产系统平衡;根据各种事件特点进行规则判
断,选择重新调度与否。本方法采用较少的再调度次数保证生产的目标要求,即
保持了生产过程平稳有序进行,又提高了生产的效率。
以江铃汽车集团全顺汽车厂的生产实际为背景,结合本论文所提出的理论,
开发了具有实用价值的混合流水生产计划和调度系统。
关键词:混合流水生产,计划与调度,混流装配,免疫算法,合作博弈,动态调
度
II
南京航空航天大学博士学位论文
Abstract
With the onset of the information age of 21 century, the production methods of
enterprises have been making some big changes because of petitiveness of
global market caused by economy globalization, integration, market and information
directing. The production planning and scheduling e more and more important
by using modern advanced technologies and methods. To optimize the production
management, operating and resources distribution es the essential part to
realize the le