【摘 要】
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20世纪90年代以来,我国制造业持续高速发展。自“工业4.0”和“中国制造2025”战略被提出以来,智能化成为制造业的发展方向,它通过人与智能机器的合作共事,将生产自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化的范畴。生产调度以及控制系统的智能化是企业必须面对的问题,本文对带缓冲区约束的柔性制造生产调度问题进行了研究,并对其控制系统进行了改进。本文以某企业的自动开票流水线系统为研究对象,对流水线的组成与工
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20世纪90年代以来,我国制造业持续高速发展。自“工业4.0”和“中国制造2025”战略被提出以来,智能化成为制造业的发展方向,它通过人与智能机器的合作共事,将生产自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化的范畴。生产调度以及控制系统的智能化是企业必须面对的问题,本文对带缓冲区约束的柔性制造生产调度问题进行了研究,并对其控制系统进行了改进。本文以某企业的自动开票流水线系统为研究对象,对流水线的组成与工作原理进行了分析,将自动开票流水线工作站的需求聚焦于制造执行系统层面的调度优化需求与过程控制系统层面的控制需求。将自动开票流水线生产调度问题看作一类新型带缓冲区约束的装配流水车间调度问题,对此提出了一种改进的遗传算法,在该算法中借鉴了模拟退火的思想,提高了局部搜索的能力,并且根据数学模型对种群初始化进行了改进,使算法的迭代次数降低,求解速度变快。针对自动开票流水线无阻塞调度情况,对缓冲区容量进行优化,利用改进的二分法提高了算法的搜索效率,对不同配比的生产情况确定了适合的缓冲区容量,同时对加工起始时间相差极限进行了研究,为大批量订单的分解做准备,并进一步改进算法中的种群初始化操作,完成大批量票据打印的任务调度。为进一步将上述调度算法的排产计划落实到生产活动中,本文根据流水线实际情况,从生产设备与所采集的信号出发,设计了过程控制系统中面向PLC的OPC UA方式的控制系统。采用Modbus协议对PLC进行数据的采集,建立了具备自动开票流水线设备映射的OPC UA服务器,设计并实现了OPC UA客户端。OPC UA协议的控制方式具备很强的扩展性,并且通过数据库作为中间件的方式将上述调度算法求得的排产计划与OPC UA客户端连接起来,这为生产信息在企业中从上到下的流动与执行提供了一种解决方式,对提高企业生产效率具有重大意义。
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