摘要 關鍵詞 Key 1緒論 研究背景及意 生產調度概 摘要 關鍵詞 Key 1緒論 研究背景及意 生產調度概 生產調度的分 生產調度國內外研究現 生產調度模型建立現狀 生產調度研究方法現狀 遺傳算法在生產調度問題中的應用現狀 本文主要研究內 本文研究方法及技術路 研究方法 技術路線 2中國北車大連機車車輛有限公司的生產概況 企業特 企業的生產情 生產情況描述 企業加工排序優先規則 變壓器生產工藝流程介 3生產調度模型的設計與建立 模型的總目 模型的假設條 北車集團生產調度模型的構 4基于遺傳算法的生產調度求解 遺傳算法簡 基于遺傳算法的調度模型求解方 編碼 初始群體 適應度函數和適應度值 選擇 交叉 變異 算法終止 模型實 結果分 加工順序的確定 進化曲線的說明 各工件各工序加工結束時刻表各工件各工序加工結束時刻表 瓶頸工序的調整 模擬生產故障分析 對公司車間的生產建 5總結 致謝 參考文獻 附錄 附錄 物流工程專業學生物流工程專業學生ResearchonTransformerProductionSchedulingBasedonGeneticStudentmajoringinZhangAbstracts:Productionschedulingisthecorepartoftheproductionenterprises,directlyrelatedtotheeconomicbenefitofenterprises,Theenterprisearepayingmoreandmoreattentiontohowtoplanproductionschedulingreasonably.Thispaperestablishedamathematicalmodelwiththeactualneeds,accordingtothemachiningprocessandordersofseveralprocessesinproductionsituationoftransformerworkshopoftheDalianLocomotiveandrollingstockCo.,LTD.CNRGroup.,andsolvedthemodelbythebasicprincipleofgeneticalgorithmswiththehelpofMatlabsoftware.TheGoalistoarrangetheprocessingsequencereasonablyandgettheshortesttimeofthemaximumproductiontime,inordertoimprovetheeconomicefficiencyofenterprises.Keywords:ProductionScheduling;GeneticAlgorithm;Transformer 緒1.1研究背景及意義依據工件加工流程的復雜程度，可以把生產調度分為單機器車間流水車間(FlowShop)、開放車間(OpenShop)等。根據車間的調度問題建立的數學模型是針對車間這一復雜的動態系統進行抽象和簡化4]3種建模方法：以數學規劃為基礎建模、以圖與網絡為基礎建模、以仿真方法為基礎建模。Bowman[5]1959JobShop以圖與網絡為基礎建模的依據主要有組合網絡、GRAI網絡、Petri網絡、活動循環圖等。國內外對此方法有著大量的研究成果，其中，由于Petri網絡描述[12]、基于多智能代理的建模方法[13]、Markov鏈建模方法[14]、基于流松弛的建模方法[15]等。傳算法蟻群算法等智能調度方法會產生非法染色體，可以較好地解決HFSP調度問題。案例中的調度問題屬于典型的FlowShop問題，因此模型的總體目標是確定合理 12121899年，其自主研制的電力機22 11234543A、3B、3C3D。每種343A、3B、3C3D。每種3 述：NM道工序進行加工，加工順序是相同的并且時20次，取記錄結果的平均值，并且將員工的搬運時間、空 況可以建立如下數學模型：變壓器車間中一共有??(??1,2,3,4)種等待加工的變壓加工??678（1）??：表示共有??(??=1,2,…,??)（1）??：表示共有??(??=1,2,…,??)t??：表示第??個工件在進行第??道工序時所需要的加工時間T??：表示第??個工件完成第??道加工工序的時刻N??：是一個0-1變量，如果第??個加工工件屬于第??種型號，則（5）??：表示第??種型號的變壓器需要生產??(1為第i道工序加工完成第k個工件的時刻不僅和該工序加工完第k-1個工件的時刻加工第k個工件應在該工序加工第k-1個工件以及第i-1道工序加工第k個工件中，44．1遺傳算法（GeneticAlgorithm）是基于達爾文生物進化原理，利用自然界中VC、VB等計算機語言編程之Matlab平臺的遺傳算法工具箱，其主要有美國北卡羅來納大學開發的GAOT、英國謝菲爾德大學開發的GATBX以及GADS(GeneticAlgorithmandDirectSeachToolbox)Matlab編圖33編903編90400,01,10,11分別表示型號3A3B3C3D的變壓器。本文的生產調度模型中共有902個基因，每一種型號的變壓器由兩位數字來表示，18090壓器的型號分別是哪一種。約束條件中的N??是有待確定的，N??是一個k??j1矩陣，k表示變壓器個數，j表示變壓器的類型數。本文的生產調度模型中，j的最大值是4，k的最大值是90。采用20-100的取值范圍，在本文中，初始群體是50。選交不準確，太大容易錯失最有個體。本文取交叉概率為0.4，即10個基因中會有A代B代B’子代4交叉操作示子代。示例中，A8個基因表示4個變壓器的加工順序，即型3B第一個加工，然后加工型號3D，之后分別加工型號3A、型號3D。而交叉操作完后，子A’4個變壓器的加工順序變為型3A、型3D、型3D、型3C變破壞模型的高階模式，過小會降低種群的多樣性。本文取變異概率為0.1，即11100011…0001111110…1011101110…0001110011…10個基因中會有1個基因進行交叉操作，并且發生的變異基因使隨機選擇的。圖C代C’子代5變異操作示的次數設置在100-500個基因中會有1個基因進行交叉操作，并且發生的變異基因使隨機選擇的。圖C代C’子代5變異操作示的次數設置在100-500代。本文采用以上兩種算法終止的規則，最多迭代次數設為300。即若找到可行解，前后兩次可行解對應的適應度值變化法終止；若沒有可行解，迭代到第3004．3模型實根據所建立的模型中相關的符號設定各型號變壓器的訂單量與每道工序2工序最大加工時3（單位：分鐘表３訂單量(單位：個 其中的加工順序表反映了待加工的90個變壓器的最優加工順序；進化曲線表反4表示基于遺傳算法Matlab軟件環境下所運行出來的變壓器各型號的浮點型取值，表4是四舍五入后的加工順序。訂數A（型號B（型號C（型號D（型號合工序型號型號型號型號1（絕緣件制作2（線圈繞制3（線圈烘干884（器身引線裝配5（器身干燥6（入箱總裝7（真空注油8（出廠試驗01110110…1101110010…1144表4反映了待加工的90個變壓器的加工順序依次是1-2-1-3-1- .-1-2-2-3A-3B-3A-3C-......-3B-3B-3B-3B3A283B313C1644表4反映了待加工的90個變壓器的加工順序依次是1-2-1-3-1- .-1-2-2-3A-3B-3A-3C-......-3B-3B-3B-3B3A283B313C163D15個，共90個。12131243122421411124122442413313342343221211321413241342342121241131221123221231423211222255（單位：分鐘工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備00000000設備0000000設備00000000設備0000設備000000設備00000000設備055（單位：分鐘工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備00000000設備0000000設備00000000設備0000設備000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備00000000設備000000000262工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000262工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備0000000設備000000設備0000000設備0000設備0000004為例，分析由627調整B、C數量（單位：個7B、C8C數量（單位：個設備00000設備00000設備00000000設備0000004為例，分析由627調整B、C數量（單位：個7B、C8C數量（單位：個設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000設備0000000設備0000000設備00000設備00000若只考慮C需求的增加，生產情況如表8所示，總產品個數變為100，總加1372分鐘。若按每個變壓器的平均加工時間來算，原訂單平均每個變若只考慮C需求的增加，生產情況如表8所示，總產品個數變為100，總加1372分鐘。若按每個變壓器的平均加工時間來算，原訂單平均每個變Matlab軟件對模型進行求解，得到了最優生產5的生產調度問題建立了數學模型。本文以遺傳算法的基本原理為依據，借助Matlab的同學對我軟件操作上的幫助，在很多學長學姐以及[3]徐俊剛,戴國忠,王宏安.生產調度理論和方法研究綜述[J].計算機研究與發展,BowmanEH.Theschedule-sequencingproblem[J].OperationsResearch,1959,7(5):621-GravesSC.Areviewofproductionscheduling[J].OperationsResearch,1981,29(4):646-ChenJS,PanJCH.Integerprogrammingmodelsforthere-entrantshopschedulingproblems[J].EngineeringOptimization,2006,38(5):577-592.DobsonG,NambimadomRS.Thebatchloadingandschedulingproblem[J].OperationsResearch,2001,49(1):52-65.TangLX,LiuJY,RongAY,YangZH.Amathematicalprogrammingmodelforschedulingsteelmaking-continuouscastingproduction[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2000,120(2):423-435.JacksonJR.Jobshop-likequeueingsystems[J].ManagementScience,2004,50(12):1796-ChenY,LinFL,BiN.Multi-agentmodelingandshop-schedulingofthemanufacturingenterpriselogistics[J].In:ChenJS,PanJCH.Integerprogrammingmodelsforthere-entrantshopschedulingproblems[J].EngineeringOptimization,2006,38(5):577-592.DobsonG,NambimadomRS.Thebatchloadingandschedulingproblem[J].OperationsResearch,2001,49(1):52-65.TangLX,LiuJY,RongAY,YangZH.Amathematicalprogrammingmodelforschedulingsteelmaking-continuouscastingproduction[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2000,120(2):423-435.JacksonJR.Jobshop-likequeueingsystems[J].ManagementScience,2004,50(12):1796-ChenY,LinFL,BiN.Multi-agentmodelingandshop-schedulingofthemanufacturingenterpriselogistics[J].In:ProceedingsofIEEEInternationalConferenceonServiceOperationsandLogistics,andInformatics.Shanghai,China:IEEE,2006:644-648.GourgandM,GrangeonN,NorreS.Acontributiontothestochasticflowshopschedulingproblem[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2003,151(2):415-433.BertsimasD,GamarnikD,SethuramanJ.Fromfluidrelaxationstopracticalalgorithmsforhigh-multiplicityjob-shopscheduling:theholdingcostobjective[J].OperationsResearch,2003,51(5):798-813.AshourS,HiremathSR..ABranch-and-BoundapproachtotheJob-Shopschedulingproblem[J].InternationalJournalofProductionResearch,1973,11(1):47-48.何文章,宋維.基于改進混合遺傳算法安排生產調度[J].數學的實踐與認識.2007,37(4),1-汪和平,史磊.JITFlowshop問題[J].機械工程師2009(12):李鐵克,蘇志雄.煉鋼連鑄生產調度問題的兩階段遺傳算法.中國管理科學2009,17(5):68王萬良,吳啟迪,宋毅.求解作業車間調度問題的改進自適應遺傳算法.系統工程理論與實踐鞠全勇,朱劍英.基于混合遺傳算法的動態車間調度系統的研究[J].中國機械工程,2007(18):40-43.工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備00000000設備0000000設備00000000設備0000設備000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備00000000設備000000000設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備0000000設備000000設備0000000設備0000設備000000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備0000000設備00000000設備00000000設備0000000設備000設備00000000設備00000000設備00000設備0000000設備00000000設備0000設備000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備00000000設備000000000設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備0000000設備000000設備0000000設備0000設備000000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備0000000設備00000000設備00000000設備0000000設備000設備00000000設備00000000設備000000000設備00000000設備000000000設備00000000設備0000設備000000設備000000000設備000000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000設備0000000設備0000000設備00000設備00000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備0000000設備0000000設備0000設備000000設備00000000設備000000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備0000設備000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備00000000設備00000000設備000000000設備00000000設備000000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000設備0000000設備0000000設備00000設備00000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備0000000設備0000000設備0000設備000000設備00000000設備000000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備0000設備000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000設備00000000設備0000000設備0000設備000000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備00000000設備0000000設備00000000設備000000設備0000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000設備00000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備00000000設備0000000設備0000000設備000000設備000000設備0000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備0000000設備00000000設備00000000設備00設備00000設備00000設備0000000設備00000000設備0000000設備00000000設備000000設備0000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000設備00000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備00000000設備0000000設備0000000設備000000設備000000設備0000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備0000000設備00000000設備00000000設備0000000設備000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000設備00000設備000000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000設備0000000設備0000000設備00000設備00000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備0000000設備0000000設備0000設備000000設備000000000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備0000設備000000設備000000000設備000000000設備000000000設備0000設備00000000設備00000設備00000設備000000000設備00000000設備000000000設備000000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000設備0000000設備0000000設備00000設備00000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備00000000設備00000000設備0000000設備0000000設備0000設備000000設備000000000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備000000000設備0000設備000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備00000000設備00000000設備000000000設備000000設備0000000設備0000000設備0000設備000000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備00000000設備0000000設備00000000設備000000設備0000設備00000000設備000000000設備00000000設備000000000設備00000000設備00000000設備000000設備0000設備000000000設備000000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備00000000設備0000000設備0000000設備000000設備0000設備000000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00設備0000000設備0000設備000000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備0000000設備00000000設備0000000設備00000000設備000000設備0000設備00000000設備000000000設備00000000設備000000000設備00000000設備00000000設備000000設備0000設備000000000設備000000000設備00000000設備000000000設備000000000設備000000000設備000000000設備00000000設備0000000設備0000000設備000000設備0000設備000000工件工件工件工件工件工件工件工件工件工件設備00000設備00000設備00000000設備0000000設備0000000設備00000000設備0000設備000000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000設備00000000