混合生产系统计划与调度优化方法的研究与应用

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烟草生产系统属于连续-离散的混合生产模式,具有产品种类多、工艺流程复杂、动态因素多等特点。烟草生产系统的生产计划和调度问题,既应考虑复杂的资源关系和制约因素,又需要兼顾从上至下不同层次的计划排程要求。由此可见,为了提高生产效率、减少产能浪费和实现负荷均衡,为烟草生产系统制定合理有效的生产计划与调度优化方案尤为重要。本文以某烟草生产企业的卷烟车间为研究背景,构建了烟草生产系统计划与调度控制框架。该框架考虑了烟草企业从接收月度主生产计划到通过资源匹配形成卷包和制丝调度方案的整体计划调度过程,对烟草生产系统中两种不同的缓冲约束场景设计了相应的调度优化方案。主要内容包括:(1)针对具有柔性缓冲的烟草生产系统,重点研究烟草生产过程中卷包和制丝两个阶段的调度问题及其求解方法。针对卷包阶段的调度问题,以最小化最大完工时间为目标建立数学模型,设计一种改进的遗传算法进行求解,采用不同规模算例进行实验;针对制丝阶段的调度问题,考虑产能约束和工艺流程等实际生产约束建立数学模型,设计一种启发式算法并通过算例验证模型和算法的可行性与有效性。(2)针对具有刚性缓冲的烟草生产系统,设计结合有限产能算法与优先级规则的计划与调度优化方法。考虑制丝和卷包两个阶段之间的资源关系与衔接约束,引入有限产能算法进行产能分析,采用仿真技术分析不同优先级规则的优劣性,通过算例验证有限产能算法和优先级规则相结合的必要性与优越性。(3)针对某烟草生产企业卷烟车间的实际需求,运用本文研究的烟草系统生产计划与调度整体应用方案,结合高级计划与排程系统的计划和调度模块,验证本文前述研究成果的有效性和实用性。
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