柔性制造系统中机床调度优化研究【研究类】【无图】

柔性制造系统中机床调度优化研究

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目录

第一章  绪论1

1.1 引言1

1.2课题提出的目的和意义1

1.3课题相关研究领域的发展状况及趋势1

1.4 本课题主要研究内容和设计任务2

第二章  调度与遗传算法相关理论4

2.1调度的定义4

2.1.1机床调度的定义4

2.1.2机床主要调度问题4

2.2调度问题的描述和分类4

2.3调度的优化算法5

2.4遗传算法基本理论7

2.5遗传算法基本概念8

2.6遗传算法主要步骤9

2.7适应度函数9

2.8遗传操作算子10

2.8.1选择算子10

2.8.2交叉算子11

2.8.3 变异算子12

2.9遗传算法参数的选择13

2.10  遗传算法的应用与发展趋势13

第三章  基于遗传算法进行机床调度15

3.1静态车间调度15

3.2 问题的描述15

3.3基本遗传算法的构造15

3.3.1编码15

3.3.2 解码16

1 基于机器编码的机器工件队列之间的冲突消解16

2. 最后解码计算最大调度时间17

3.4 初始种群的产生17

3.5 选择操作17

3.6交叉操作18

3.7变异操作18

3.8 动态车间调度18

3.9动态调度类型19

3.10动态调度控制方法20

3.10.1急件到来20

3.10.2机器故障22

3.10.3订单取消24

3.11应用实例26

第四章C语言相关知识及编程31

4.1 C语言相关知识31

4.2 C语言程序的特点31

4.3 C语言程序的开发步骤32

4.4 C语言编程32

4.5 输出结果37

第五章  全文总结与展望39

5.1全文总结39

5.2 展望39

结束语40

致谢41

参考文献42

柔性制造系统中机床调度优化研究

摘  要:

   随着市场的多变以及市场对产品个性化的需求，多品种、小批量生产方式已经逐渐成为制造业的发展主流。研究批量调度的优化方法，对于先进制造业的现代化具有重要的理论价值和实际意义。

　　　本文介绍了机床调度的概念及其发展过程、研究现状和发展趋势；对车间调度的各种研究方法进行了简要的介绍和比较；概述了遗传算法的基本原理和步骤，介绍了遗传算法常用的一些算子，分析了遗传算法的特点，并对遗传算法的一些理论进行了讨论。

   对三种常见的动态事件（急件到来、设备故障、订单取消）的重调度控制方法进行了研究，并在静态调度问题研究的基础上，运用自适应遗传算法对动态调度问题进行了研究，获得了动态调度的控制策略和重调度方法。此控制策略和重调度方法可以较好地解决由于动态事件的出现而导致的静态调度方案不再适用的问题，从而保证了FMS系统在有扰动时也能持续地运行。

关键词：遗传算法,动态调度,柔性制造系统1.2课题提出的目的和意义

　　　“柔性”是指生产组织形式和生产产品及工艺的多样性和可变性，可具体表现为机床的柔性、产品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。柔性制造系统适合于多品种、中小批量生产，可迅速适应产品变化，具有进步设备利用率、减少在制品库存量、进步产品质量和一致性等诸多优点[1、2]。但是系统的这些优点能否发挥，取决于各生产设备调度后的运行效率情况，如仓库的调度、机床的调度、物料运输车辆的调度等。其中机床的调度优化起到非常关键的作用。机床调度的目的是将工序合理的分配给各机床，并对各机床上的工序进行排序优化以使完成所有工序的时间最小。该调度的评价以目标函数为主，如“最小制造周期”、“机床利用率”、“工件流通时间”等，这些评价参数都对整个生产系统的加工效率具有直接的影响。所以合理的机床调度规则，在时间和空间上可有效利用系统的有限资源，以满足各项生产指标的要求。因此机床调度问题将直接影响系统的有效性和柔性，通过设计适合的调度算法对机床各种工作情况进行实时的调度研究，具有非常现实的意义，它的优化可提高生产任务的加工效率。

　　　本文主要针对机加工车间加工机床的调度问题进行研究，并运用经典调度算法进行优化，寻求最佳加工路径。

1.3课题相关研究领域的发展状况及趋势

   20世纪50年代调度问题受到了应用数学、运筹学、工程技术等多个领域学者的关注，并运用运筹学中的线性规划、动态规划及决策分析等方法，研究和解决了一系列具有代表意义的调度和优化问题。

    柔性制造系统是70年代末、80年代初出现的一种具有高度柔性的自动化制造系统。随着科学技术的发展，新产品的出现，产品市场寿命也随之缩短，相应1.4 本课题主要研究内容和设计任务

   本课题主要是运用生产调度相关知识来解决机加工车间的机床调度优化问题。本课题的设计任务是：分析机床的各种主要工作情况及设备状态，对应的设计调度算法，要有评价方法对调度效果作出评价；利用仿真软件进行算法优化的仿真论证或寻找其他的论证方法。

　　　本文的主要内容是:主要针对机床调度问题的调度方法进行研究，并运用遗传算法对调度问题进行优化，寻求最佳调度方案。本文共分五章：

　　　第一章 首先提出通过引言提出课题研究的目的和意义；然后进一步介绍了FMS中机床调度问题的研究现状，研究方法，存在的问题及发展趋势；最后给出课题的主要工作及内容。

　　　第二章 首先阐述了调度的相关理论；然后对调度问题进行分类和总结其特点，说明在实际调度问题中需要调度的方面；其次对调度算法进行归类，并分别描述各算法的基本思想和特点。根据调度问题选择遗传算法，并对遗传算法的基本理论和操作步骤进行描述。为下文的实例做理论铺垫。

　　　第三章 依据上述的调度和遗传算法基本理论，分静态和动态分别应用遗传算法进行调度，并给出实例。

　　　第四章 给出基于遗传算法进行调度的实例,并根据所给的实例进行编程，验证算法的可行性和调度后起到的优化作用。

　　第五章 结论与展望