面向焊接生产的混合流水车间调度问题研究

• 作 者: 陈羊幸
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 面向焊接生产的HFSP 序列无关准备时间 机器动态分配策略 改进布谷鸟算法 焊接车间调度原型系统

焊接生产作为很多制造过程的重要工序,其效率的提高对于整个制造过程生产率的提升具有重大意义。然而,在焊接生产管理中普遍存在着生产效率偏低、在制品积压偏高、停工待料时间过长等问题。这一系列问题,都亟待研究相应的调度管理方法进行解决。但是,焊接工艺与传统工艺存在着很大的差别,如焊接中会出现多台焊机同时焊接同一个工件,而传统的工艺中任意时刻一个工件只能被一台机器加工。因此,传统的调度问题模型已不再适应于焊接车间中。目前针对焊接车间调度问题的研究很少,本文深入研究面向焊接生产的混合流水车间调度问题(Hybrid Flow-shop Scheduling Problem,HFSP),对调度理论的发展以及解决实际生产问题都有重大的意义。本文针对大型结构件焊接车间生产现状展开研究,建立了面向焊接生产的HFSP数学模型以及面向焊接生产的带准备时间的HFSP数学模型,并提出了机器动态分配策略;设计了基于改进布谷鸟算法的高效求解方法,最后针对一个实际的焊接车间开发了焊接车间调度原型系统。首先,根据实际生产中多台焊接可以同时加工同一个工件的特点,总结并定义了面向焊接生产的HFSP及面向焊接生产的带准备时间的HFSP,建立了它们的数学模型;同时针对这一特点,提出了机器动态分配策略,为后续研究奠定基础。其次,针对面向焊接生产的HFSP和面向焊接生产的带序列无关准备时间的HFSP,同时考虑并行工作站的分配情况和工件在同一个工作站中的加工顺序,以及车间机器资源分配。设计改进布谷鸟算法(ICS)进行求解,通过三个不同规模的算例,与CS算法进行数值实验对比分析,验证了所提算法的有效性及优越性。然后,针对一个实际的焊接车间,设计和开发了焊接车间调度原型系统。该系统不仅适应于混合流水车间类型也适应于置换流水车间类型,根据不同的焊接车间类型,调度系统提供不同的解决方案,为大型结构件焊接流水线的智能化生产调度提供理论依据与技术支持。最后,对全文做了总结并对未来研究方向做了展望。