面向单队单台动态调度问题的Hopfield神经网络改进算法的研究

摘要

车间调度的优化问题，作为制造企业的核心，是一类具有时间约束、次序约束以及资源约束的组合优化问题。对车间任务进行合理的调度有助于实现企业资源的合理分配、提高企业的劳动生产效率和加工设备的利用率、降低企业的生产成本，因而对车间调度进行研究具有非常重要的意义，也成为目前最具有引力的研究领域之一。近年来，多数车间调度的研究都是针对复杂性车间调度，其研究方法也具有多样性，而使用改进的Hopfield神经网络算法来求解单机动态调度问题是一条新的途径。本研究通过分析任务的各种约束条件，建立所解决调度问题的优化模型，采用改进的Hopfield神经网络算法动态的调度任务，以达到加权总延期时间最短的目标。本论文的主要研究内容如下：
　　 (1)动态车间任务调度问题的研究。比较和分析以往车间调度问题的研究现状、不同之处以及各自的优点与不足，分析了一般车间调度问题以及单队单台车间调度问题的研究现状与其存在问题，介绍了生产调度问题的分类以及生产调度的模型，同时简要说明了本论文所研究的主要内容。
　　 (2)车间调度方法的理论研究。介绍了车间调度方法的理论知识以及车间调度中最常用的几种启发式算法，其中主要介绍了本文研究中所用到的人工神经网络算法、模拟退火算法以及遗传算法，分析各种算法的优点和不足之处，并结合本研究的车间调度问题的特点，设计了离散型Hopfield神经网络算法与模拟退火算法相结合的改进的Hopfield神经网络算法。
　　 (3)调度问题的实现方法以及调度系统的研发。根据描述的本文所研究的单机动态调度问题，结合问题的约束条件以及所提出的算法建立了调度问题相应的数学模型，同时给出了所研究问题的求解方法的具体步骤。基手上述问题的理论研究，开发了针对于该课题研究的车间调度系统，实现了车间调度过程的可视化，并对最终调度结果进行算法的比较分析。
　　 最后，总结了本研究的主要成果以及不足之处，并分析和展望了下一步的研究工作，同时提出了自己的看法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2车间调度的研究现状

1.2.1车间调度问题概述

1.2.2单队单台车间调度问题概述

1.2.3国内外车间调度问题研究现状

1.3 JIT思想在生产系统中的应用

1.4本论文研究的主要内容

第2章车间调度算法理论

2.1车间调度算法概述

2.2车间调度常用的几种启发式算法

2.2.1模拟退火算法

2.2.2遗传算法

2.2.3人工神经网络算法

2.3本章小结

第3章单机动态调度优化算法的研究及改进

3.1人工神经网络的概述

3.2 Hopfield神经网络算法

3.2.1离散型Hopfield神经网络

3.2.2连续型Hopfield神经网络

3.3改进的Hopfield神经网络算法

3.3.1 Hopfield神经网络算法的不足

3.3.2 Hopfield神经网络的改进思想

3.3.3算法的终止条件

3.4本章小结

第4章单队单台动态调度问题研究及实现方法

4.1单机动态调度问题数学模型的建立

4.1.1单机动态调度问题描述

4.1.2约束条件及求解目标

4.1.3 JSP换位矩阵的构造

4.2能量函数的构造及数学模型的建立

4.2.1约束条件的转换

4.2.2 JSP问题能量函数构造及其模型建立

4.3单机动态调度问题的求解方法

4.4本章小结

第5章单机车间调度系统开发及算法比较分析

5.1开发工具简介

5.1.1 C++Builder 6.0的特性

5.1.2 Microsoft SQL 2000的特性

5.2软件系统设计

5.2.1车间调度系统流程

5.2.2车间调度问题信息登陆模块

5.2.3任务调度界面设计

5.2.4完成任务信息查询界面

5.3车间调度的实例仿真与分析

5.3.1任务调度仿真与可视化

5.3.2算法比较分析

5.4本章小结

第6章总结与展望

6.1全文总结

6.2研究与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文