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1、生產(chǎn)系統(tǒng)的任務(wù)分配問(wèn)題和能力規(guī)劃問(wèn)題作為兩個(gè)單獨(dú)的子問(wèn)題,已經(jīng)得到廣泛的研究。其中,任務(wù)分配問(wèn)題是指在零件加工路線已知的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)加工中心的生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行合理分配,使得加工中心之間滿足負(fù)荷平衡要求;能力規(guī)劃問(wèn)題是指合理安排加工中心機(jī)器數(shù)量以滿足生產(chǎn)成本要求。目前為止,這兩個(gè)問(wèn)題都是作為相互獨(dú)立的子問(wèn)題展開(kāi)研究。也就是說(shuō),解決任務(wù)分配問(wèn)題時(shí),通常假設(shè)能力規(guī)劃的結(jié)果已知;同樣的,能力規(guī)劃問(wèn)題的研究也是建立在任務(wù)分配的結(jié)果已知的基礎(chǔ)上的
2、。然而,實(shí)際情況中,生產(chǎn)系統(tǒng)任務(wù)分配問(wèn)題和能力規(guī)劃問(wèn)題之間相互耦合。在給加工中心分配生產(chǎn)任務(wù)的同時(shí),需要調(diào)節(jié)加工中心生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量,以便順利完成該加工任務(wù);同樣,在決定加工中心的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量時(shí),需要根據(jù)生產(chǎn)成本約束來(lái)調(diào)節(jié)加工中心的生產(chǎn)任務(wù)。 不同于已有的工作,本文在排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,對(duì)相互耦合的散件加工型制造系統(tǒng)(Job Shop)任務(wù)分配問(wèn)題和能力規(guī)劃問(wèn)題展開(kāi)并行研究。分別以開(kāi)環(huán)散件加工型制造系統(tǒng)(Open Job Shop,O
3、JS)和閉環(huán)散件加工型制造系統(tǒng)(Closed Job Shop, CJS)為例展開(kāi)分析,建立上述兩類系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其中任務(wù)分配問(wèn)題的優(yōu)化目標(biāo)是使得各個(gè)加工中心負(fù)荷平衡;能力規(guī)劃問(wèn)題的優(yōu)化目標(biāo)是使得在生產(chǎn)率滿足一定要求的前提下生產(chǎn)成本最小。本文應(yīng)用排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)理論計(jì)算兩個(gè)優(yōu)化問(wèn)題的性能指標(biāo),提出一種并行遺傳算法(Concurrent Genetic Algorithm,CGA)來(lái)解決上述耦合優(yōu)化問(wèn)題,并且通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此算法的有效性。
4、 本文的主要研究成果如下: 1.建立了開(kāi)環(huán)和閉環(huán)Job Shop型制造系統(tǒng)任務(wù)分配問(wèn)題和能力規(guī)劃問(wèn)題的耦合優(yōu)化模型。 利用排隊(duì)理論分析法,建立了開(kāi)環(huán)和閉環(huán)Job Shop系統(tǒng)任務(wù)分配問(wèn)題和能力規(guī)劃問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。這里,一個(gè)問(wèn)題(任務(wù)分配問(wèn)題或能力規(guī)劃問(wèn)題)的決策變量都是另一個(gè)問(wèn)題目標(biāo)函數(shù)或約束條件中的參數(shù),從而形成耦合。由于這兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的相互沖突,二者難以同時(shí)達(dá)到最優(yōu),為此以獲得二者的滿意性能為目標(biāo),建立弱化的耦
5、合優(yōu)化模型。 2.并行遺傳算法的提出。該方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn),簡(jiǎn)化了多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的并行優(yōu)化過(guò)程。 在遺傳算法的基礎(chǔ)上,利用可以將不同優(yōu)化問(wèn)題的決策變量編碼到同一條染色體的編碼思想,讓一條染色體的一個(gè)完整進(jìn)化過(guò)程包含多個(gè)子遺傳算法。每個(gè)優(yōu)化目標(biāo)對(duì)應(yīng)一個(gè)子遺傳算法,它們并行運(yùn)行。通過(guò)適應(yīng)度函數(shù)的構(gòu)造來(lái)控制優(yōu)化方向,其中考慮了每個(gè)優(yōu)化問(wèn)題的決策變量對(duì)多個(gè)目標(biāo)函數(shù)的影響。 3.進(jìn)行了數(shù)值試驗(yàn),驗(yàn)證了這一并行遺傳算法的有效性。
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