生产调度及智能优化讲义总结

生产调度及智能优化

陈静杰博士

教授航空自动化学院航空电子系

中国民航大学数据分析研究所

24092499（O）8/26/2023生产调度生产调度与运筹学Q：区别？联系？生产调度运筹学8/26/2023生产调度什么是生产调度？即按时间分配资源完成任务/作业的过程或方法。要求：任务/作业必须是可分割的。生产调度问题Q：现场有哪些？8/26/2023生产调度生产调度与生产计划都是对生产过程的规划与控制（均考虑优化的目的），主要区别是考虑的时间尺度不同，理论上均称调度问题；生产调度是生产计划的可行性验证过程生产计划侧重于经营计划和生产能力的平衡，考虑的时间以月或年计的中长期——粗生产调度则在较短的时间内进行，最主要的任务是生产作业的安排与资源的具体分配，涉及实际生产环境的各种约束——细8/26/2023生产调度生产调度与生产计划生产计划的制定以企业的利润最大化为目标，而生产调度则以生产过程的平稳过渡/顺畅接续为目标。生产计划的制定，一般是考虑静态情况。当生产因素比较稳定和比较理想时才能达到优化的预期目标生产过程是动态的，要求生产调度系统有一定的柔性，能适应生产过程中内、外因素的异动，以便准确而灵活地完成生产计划；生产调度侧重于生产装置的分配利用和物料平衡。8/26/2023生产调度生产计划优化系统优化系统可根据企业的产、供、销状况，以企业综合效益为目标，建立合适的数学模型，依一定方法求解，分别考虑企业内外约束，进而获得最优计划；计划的实施，必须充分利用现有资源，优化资源配置，提高生产决策的科学性，实现效益的最大化。8/26/2023生产调度生产调度系统的功能计划的分解：一般采用时间分配方法，即滚动计划；动态监控：①实时监控，包括数据的采集、关键参数的历史趋势图分析、图表及工艺流程的显示。②平衡协调，包括外部的—生产和经营两大系统—产供销，内部—生产过程—人员工位器具等8/26/2023生产久调度生产沸调度哨系统湾的特律点复杂趣性；随机途性；多约趋束；多目翼标。Q:轨维修建作业造调度系统计特点晒的表瓣达?7/愚6/侨20戒23生产孕调度生产厌调度巷问题添的一泽般描顿述语义忌描述善：目雹标-英任务合集合母-资负源集建合-研约束商条件倘；数学廊描述息—调哭度问献题的艘数学佣符号扛表达。生产众调度斤问题趣的性委能指鲁标能力增指标谜：最山大生解产率社、最犹短生锡产周泄期等库；成本按指标圈：最掘大利错润、发最小翠费用槐等；客户哀满意籍度指劲标：溉最短岁交付注期（奇提前浑拖期污惩罚扩）等7/互6/量20梦23生产捷调度生产性调度多问题氧的分便类依模幅型变甲量分边类：1）连某续变婚量问累题；2）离享散变田量问订题/组和潮优化冤问题厨（co苹mb令in忆at殖or恒ia抽l碑op史ti扬mi键za躲ti痒on办p钢ro粪bl恩em撤:透CO记P）依生劲产过揭程输种出：1）连袄续生乏产过刊程（旧连续并的产督品流钻）；2）间查隙生猜产过幕程（吐离散掀批量烤）/批处虑理过贿程—批处丸理调面度问的题；3）离仆散生测产过坡程（咱离散百数量我）—车间圾调度遣问题按调个度目伸标：迈总的拆作业屠时间陆最短军、总传的延远迟时遮间最伟小等其他愧：依铸人物阁特点知：可婶否终些端、料加工被时限废、顺碍序约像束等7/掀6/起20字23生产盾调度懂问题箱的分需类车间坦调度抛问题巡寿：车间调度加工截设备听的分芝配工件植的加绒工时诸间与离加工卧顺序实质生产匠调度7/损6/利20计23生产兆调度起问题洞的分银类流水动车间抢调度层问题炮：分类影（基佣于加看工时伐间或泳交付掘期）惯：确闻定型瓣、随驻机型渴和模连糊型绳/满蛮意型生产放调度7/顺6/杰20素23NP胜难题工程悲近似可用饿解生产兴调度生产治调度傅问题志的分节类作业圣车间渔调度堂问题千：JS睡P问题健可以芦采用爷整数毫线性领规划冒模型梨描述雹。前益提假汪设：融所有氧的任秃务在请零时件刻都咏可用鞭，且屡无设贝备故的障，平任务察在机替器上坛执行垫时间倍事先篇已知7/尘6/凶20初23生产芽调度生产悬调度绝问题若的分运类间隙寄生产做调度京问题策：分类捉：多捉产品剪（m沃ul墨ti谢-p巾ro屈du受ct嫂）间洋隙生顿产过王程[部所有能产品卖生产碗顺序乳相同垒，加院工路驼径相倾同，念整个顿生产躺过程阴分成翻若干释个生泼产阶胞段，类每个恳阶段拾包含势若干荐并行乞设备台。类沙似F敞lo睬w-股sh备op悬]和若多用如途或烛多目名的（级mu税lt观i-港pu首rp歪os荣e）夹间隙震生产宅过程吸[可拘以是骑不同缘瑞的生关产线广、不暖同的垃路径楼、不年同的桶工序尽，可调通过芬设备桐的组配织来授调整全。类仇似J摧ob订-s郊ho责p]排序军的问题中间咽产品存储鸭策略等待窃时间切换附时间上层密组织耗路经狮与时粱间分份配下层霜设备妖与资辩源分锣配决芬策7/暴6/胀20池23生产丛调度生产吉调度购问题蛛的分彻类动态咸调度萄问题惨：静态自调度驰：调兼度环己境和纵任务改已知纵的前屈提下洽的所侨谓的怕事前面调度证方法驼—例行港维修赖作业动态学调度锤：也御称再拖调度挪，指识在调络度环烂境和挠任务蜓存在抖不可画预见壳的扰抓动情虏况下梁的调玻度方淋案，短即依冬赖于会事前咸调度匪环境塘和任冬务也唉与当忘前状主态有垦关—例行羊+非涌例行烈维修艰作业为适警应生碑产过储程的吃不确孟定性谈和随电机性牺，一淹般采鸽用周惨期性斯调度拼和再俘调度秀相结证合的惑策略7/程6/测20极23生产惯调度生产永调度酒问题橡的分荡类动态移调度耗问题戴（续膊）：动态冲调度刻形式悔：滚炉动调绣度（烧ro肥ll脊in赚g岩sc夏he笑du孤li齿ng深）和肠被动锁调度却（r竖ea运ct偶iv樱e温sc雾he方du历li仔ng笼）被动颂调度才目标待是尽喉可能旱维持嚼原静决态调忙度水娇平，乘既保姐持原偶有的彼性能往指标滚动沃调度齐：移拉动时螺间段问内的色生产纷调度它；被动跑调度奸：随掏生产叶过程抵变化怜而不饺可行骨的调桌度的笨修正动态齿调度锁的实时翻性要割求Q：下变化盲（加存工时鸡间、湿任务封、设父备故弓障等困）—叠调机连作业7/厕6/刮20侄23生产圾调度生产道调度示方法分类佛：优室化调宋度方涉法和拆启发广式调引度方友法优化察调度出：精天确求朵解解刑析模弦型而竞获得创最优惭解、缠近似尤求解猛得次源优解撒；基宁础：劣数学泥规划祖；适民用：膊小规院模优切化问汉题启发碧式调千度：吩包括洲基于亡规则润的方该法、雁基于朋人工劲智能早的方背法、茫随机盏搜索买方法礼、基除于仿迫真的晋方法闯等，曲立足滚当前旅，追隔求局坚部最攻优而秧非全左局最奔优方向润：二务者结纯合启发托推理7/咐6/尊20糕23生产刊调度生产厉调度细方法乏（续制）数学规划等式与不等式约束分支定界法Lagrangian松弛法贝叶斯启发方法规则调度方法简单规则复合规则启发式规则动态调度依靠机器学习的动态选择规则利用神经网络实现智能选择规则基于人工智能方法启发式搜索规则基于规则与知识的方法智能求解方法ANNsGAFuzzySetsMo浓de思l-遗ba须se芦d对an论d驳mo积de悔l-凤fr化ee7/友6/咽20情23生产刑调度抢的启哪发式廉算法启发帽式算旋法（he领ur岩is然ti婆cs最a获lg列or垃it龙hm）语义胃性描纵述：佩一个贡基于鹊直观概或者坡经验产构造经的算沿法，箩在可饮接受清的代地价下冬，给恒出待搞解决宣组合碰优化雄问题搞的一团个可料行解未定英义可宰行解待与最芹优解老的距究离7/妙6/省20嫩23生产势调度么的启筛发式辩算法启发疫式算减法（he随ur趣is京ti乱cs钳a狂lg替or糊it胁hm）Jo找hn阿so灭n问采题：器以最悬大流纽奉程时瘦间为盆目标驴的两确台机压器流雁水车少间调菜度问耗题—凤依J瓜oh恐ns图on宪规则迹确定询其最调优调吉度问题衬描述哀：n个工尿件在野机器宋1和援机器言2上刮的加刷工时贸间分延别为ti1和ti2，目挨标是稳给出遭最短前生产葬周期朽的产私品序津列7/浩6/牲20赌23生产芬调度叔的启景发式房诚算法启发压式算复法（he害ur牌is下ti度cs角a茄lg有or丸it角hm）基于雄Jo恨hn敲so繁n规截则构滋造最茂优调束度，烦步骤狱如下页：7/修6/瞧20微23生产飞调度蚂的启粥发式扛算法启发做式算抓法（he闸ur胁is携ti合cs泳a磁lg腰or局it般hm）例：工件123456机器1上加工时间10511379机器2上加工时间47981015问题加的关畜键是忍启发刺式规冈则的累建立启发口式算双法通贪常是益以牺临牲计食算时肿间为画代价7/驳6/总20困23生产军调度捆的启税发式念算法启发趴式算史法（he闹ur抬is苍ti似cs文a友lg蓬or丢it台hm）常用茂启发谜式规俭则：用优衬先分伪配规斥则来年解决榴工序朗中可桥能的坏加工捆冲突团（要崇求算希法有唉识别视所有标加工管冲突击的能池力）基于善随机界分配航规则熟的启殿发式怒算法垒：每侄一工屯序都未对应吹启发刚式规倡则集/族中贷的任史意规纠则，浩规则罩可重网用，壮全部蹦工序骡遍历令一遍饼后即疼可找粘到生欺产活坛动调固度—工序疗顺序扛集7/用6/抬20丈23遗传泛算法遗传费算法油：借搞鉴生若物界竭自然顿选择叠和自钱然遗樱传机亚制的甘随机巷算法原理蛛：始逆于多涂个初鼓始解钳，然闭后通节过一洪定规碰则进董行逐胳步迭投代产券生新盲的解疯，合予成解炸集，棋通过浆对解抓集中敬解的商性质蛋的判相断，悠筛出皇需要纤的解7/诵6/量20异23遗传达算法遗传分算法容：借颠鉴生摸物界翁自然窝选择诊和自首然遗黎传机抢制的芒随机桌算法算法静设计呆的内陕容：编码—解空亮间适应淘度函恼数—解的多质量站的度卖量/目标辅函数选择阅策略—大适忍值解揪对应稻大存洒活概贩率/机会控制艳参数—种群顿规模盛、算委法代靠数/终止耻准则借、遗丽传操继作概生率等遗传掩算子—选择/遗传劳、交套叉、倒变异缺点谁：没债有利摄用目辫标函禁数梯逼度等卫信息竞，造瞧成了伍解的借无方死向性7/愧6/绩20缴23基于荡遗传狼算法葱的车炕间调杀度问抱题遗传底算法泽：把捐调度握问题分参数买表达山成按票一定牵结构巩组成本的染痒色体海编码部分坊算法进设计颂内容老：编码—工件纵加工机顺序适应森度函早数—完成适加工江作业沃可能亭的最架大流冠程时你间的茂倒数骄（流致程时迁间越避短越宴好）选择摊策略—大适披值解状对应株大存课活概锹率/机会控制慌参数—种群不规模咏、算新法代易数/终止截准则浴、遗仍传操筋作概材率等遗传桶算子—选择/遗传惧、交物叉、悲变异7/码6/穿20准23基于且遗传插算法婆的模盟糊车脱间调翠度方疤法主要花解决怠提前/拖期踏费用纯调度悄问题—利用窗模糊蒙量表须示客定户对闻交货坦期的围满意冶程度Q：纪航班朵延误命问题A1未：可征用随度机规丈则调陈度法A2担：也吸可用想模糊俯调度谁法7/籍6/分20呀23基于衬