综合前工序作业排序的模具热处理车间多目标在线批调度

摘要

在模具制造过程中，绝大多数零部件都需要通过热处理来提高材料的机械性能、消除残余应力和改善切削性能。实地调研发现，热处理生产通常具有长周期、高能耗、极易出现加工质量问题等特点，使得热处理往往成为模具制造过程的瓶颈所在。如何对热处理环节进行有效生产管控以提高其交货准时性、生产节能性和质量稳定性是模具企业亟待解决的一个现实问题。
　　针对模具热处理工艺所存在的生产控制特点，在此总结其为一类非同等能力平行机环境下的在线多目标批调度问题。其所调度的任务随机动态到达热处理车间，属于多个不相容任务族，而需要同时考虑多个优化目标也将不利于其决策合适的上机时刻。针对以上特点，本文分别挑选了两种具有实际意义的车间环境，作为热处理车间的上游工序，来研究综合前工序作业排序的热处理多目标在线批调度。主要研究内容如下：
　　（1）针对模具热处理车间和上游柔性广义流水车间（Flexible General Flow Shop， FGFS），以及模具企业现实生产中所需要解决的拖期、能耗与过烧问题，先是建立了综合准时交货性、生产节能性以及加工质量稳定性的调度方案优化模型，然后构建了一类生产系统作业排序与批调度综合决策的框架，其同时具有鲁棒性以及较好的全局优度。
　　（2）为之前构建的生产系统作业排序与批调度综合决策框架中的各机制构建实际算法，通过所建立的嵌入直接牵引的前摄性组批算法来进行在线多目标实时调度，并对当前组批进行优化，提高其局部优度。然后再针对其所具有的短视性特点，建立一类周期性触发的前工序作业排序算法，从而进一步优化任务到达的总体趋势，算法核心是基于多层折衷规划模型对多目标进行深度协调。最后通过仿真实验对算法有效性及适应性进行探究。
　　（3）针对更具有现实普遍性的多路径可选的柔性作业车间（Flexible Job Shop， FJSP），以及批调度过程中所需要满足的多优化目标，建立了一类多路径可选 FJSP生产系统作业排序与批调度综合决策框架，其优化目标与 FGFS车间环境下的优化目标相同，具有很好的全局优度与鲁棒性。
　　（4）为之前构建的多路径可选 FJSP生产系统作业排序与批调度综合决策框架构建实际算法，通过建立的多路径选择算法来指导上游工序中工件的路径选择，使其能够通过路径选择，在一个更为有利于上机组批的时间到达热处理车间。随后通过建立的嵌入直接牵引的批调度算法与周期性前工序作业排序算法来进行批调度，优化组批优度。最后通过仿真实验对算法有效性及适应性进行探究。

目录

第一章 绪论

1.1课题来源

1.2选题背景及研究意义

1.3国内外研究现状

1.4研究目标与主要研究内容

1.5本章小结

第二章 FGFS生产系统作业排序与批调度综合决策框架

2.1 引言

2.2 FGFS生产系统描述

2.3 多目标批调度需求

2.4 作业排序与批调度综合决策框架

2.5 本章小结

第三章 FGFS类决策框架下的核心算法构建及仿真分析

3.1 引言

3.2 嵌入直接牵引机制的在线批调度算法

3.3 面向前工序的周期性作业重排序算法

3.4 仿真研究

3.5 本章小结

第四章 多路径可选FJSP生产系统作业排序与批调度综合决策框架

4.1 引言

4.2 多路径可选FJSP生产系统描述

4.3 综合决策框架

4.4 本章小结

第五章 多路径可选FJSP类决策框架下的核心算法构建及仿真分析

5.1 引言

5.2 多路径选择算法

5.3 多路径可选环境下嵌入直接牵引的批调度算法

5.4 多路径可选环境下周期触发的前工序作业排序算法

5.5 仿真研究

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢