复杂产品机加MES调度优化问题的研究与实现

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随着计算机技术和信息技术的发展,车间信息管理技术已经取得了很大的进步。但是,随着制造业产品复杂程度的提高,车间作业调度问题和物料配送路径规划问题仍然是车间信息化管理的重点和难点,对提升车间生产效率和增加企业效益有着深远影响,具有重要研究意义和价值。车间生产过程中很多订单要求必须保证按期完工(称这样的订单为带强制节点的订单)。一旦这些订单不能按期交付,就会对企业效益造成较大影响。物料准时配送是车间顺利进行生产的保障,提前送达容易造成工位物料积压,延后送达可能使加工中断。目前,一般采用启发式算法求解车间作业调度问题,但这些算法均未考虑订单强制节点并忽视车间加工过程机器选择问题。此外,一般采用智能算法求解带时间窗约束的物料配送路径规划问题,例如,遗传算法,蚁群算法等,但算法收敛速度慢,不适用于复杂问题求解。因此,本文将分析工序加工过程中机器选择问题,研究带强制节点的作业调度算法。研究带时间窗约束的车间物料配送路径规划问题。此外,以车间作业调度算法和物料配送路径规划算法为核心,设计并实现车间调度管理系统。首先,针对考虑强制节点和机器选择的车间作业调度问题,设计基于订单优先级的作业调度算法。算法设计订单优先级计算公式,能够保障带强制节点订单优先加工。针对设备选择问题,综合考虑多方面影响因素改进传统层次分析法,改进后的层次分析法能够根据设备状态自动构建一致性判别矩阵,进而为工序选出合适的加工设备。实验证明算法能够有效解决考虑强制节点和机器选择的车间作业调度问题。其次,针对带时间窗约束的车间物料配送路线规划问题,设计基于自适应交叉算子和自适应变异算子的遗传算法。首先根据约束条件建立数学模型,然后根据遗传算法不同进化阶段的特点,设计自适应交叉算子和自适应变异算子,最后通过实验证明,改进遗传算法计算结果和真实调度方案相比车辆有更高的满载率,更低的配送代价;和经典遗传算法相比,有更好的收敛性和收敛速度。最后,以本文研究的车间作业调度算法和改进遗传算法为核心,采用结构化的设计方法对系统进行总体结构设计,利用IPO图设计系统功能模块,经过数据库概念设计、逻辑设计和物理设计完成数据库设计,最后通过Microsoft SQL Server2017数据库和Microsoft Visual Studio2010系统开发平台实现MES系统下车间调度管理系统。
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