不一致熔煉任務的平行機批調度問題研究.pdf

1、精鑄作為一種面向復雜型腔模具及模具小批量制造的新方法，在一些模具企業(yè)得到了很好的應用。鋁合金熔煉是精鑄的關鍵工序之一，對鋁合金熔煉任務合理組批調度，對于企業(yè)節(jié)能減排、降低成本、提高模具制造效率具有重要意義。
　　 在熔煉工序中，熔煉任務批調度是一個具有不同任務到達時間和不一致重量任務的批調度問題，其熔煉任務批工時與熔煉任務重量為單調遞增函數關系。面向單機或同型機的、以批中最大任務工時為批工時的并行批調度算法不能直接應用于此問題求

2、解。本文以不一致熔煉任務平行機批調度問題為研究背景，系統的研究了單機、同型機、同類機、不相關機批調度問題，重點研究批調度問題的任務分批規(guī)則、調度優(yōu)化規(guī)則及其求解算法。主要工作內容如下:
　　 (1)面向模具精鑄中鋁合金熔煉過程，研究熔煉任務批特征，以最小化最大完工時間為目標，建立不一致熔煉任務的平行機批調度統一模型。
　　 (2)不一致熔煉任務的單機批調度算法研究。單機批調度是平行機批調度問題的基礎。結合單機環(huán)境下不一致

3、熔煉任務的特點，首先將統一模型簡化為單機批調度模型;建立了考慮任務同時投放情形下基于批重量匹配(BWF)分批規(guī)則的遺傳算法;考慮任務動態(tài)投放情形，提出了基于批投放時間優(yōu)先(BRF)分批規(guī)則和批任務左移(JLS)優(yōu)化規(guī)則的遺傳算法;仿真實驗表明該算法計算效率優(yōu)于模擬退火算法。
　　 (3)不一致熔煉任務的同型機批調度算法研究。針對同型機熔煉約束相同的特征，采用先將任務分批、再將任務批分配到批處理機并排序的兩階段遺傳算法求解思路。首

4、先采用BWF、BRF分批規(guī)則對任務分批，然后采用通常的最長加工時間(LPT)、最早投放時間(ERT)規(guī)則將任務批分配到批處理機并排序，并對該優(yōu)化結果采用最小同型機完工時間差(MCDPM)、同型機最后完工批任務調整(JALBPMR)優(yōu)化規(guī)則進行進一步優(yōu)化，可有效避免遺傳算法的過早收斂。
　　 (4)不一致熔煉任務的同類機批調度算法研究?？紤]到同類機容量約束相同、加工速度不同的特點，對同型機批調度算法進行改進，提出了以最小同類機完工

5、時間差(MCDQM)代替MCDPM、以同類機最后完工批任務調整(JALBQMR)優(yōu)化規(guī)則代替JALBPMR建立同類機批調度遺傳算法。針對任務同時投放及動態(tài)投放兩種情形的仿真實驗表明，算法具有良好的求解質量及效率。
　　 (5)不一致熔煉任務的不相關機批調度算法研究。由于批處理機容量不一致，前述同型機、同類機的分階段求解思路不再適應。針對任務同時到達情況，綜合考慮任務分批與批分配到批處理機的過程，提出機器最早完工時間與批首次匹配(

6、MECT-BFF)調度規(guī)則;針對任務動態(tài)到達情況，借鑒BWF、BRF分批規(guī)則先隨機分批然后再進行批調整的思路，采用最大批處理機容量約束作為批修復的判斷依據，并將從需修復批中調整出來的任務，按最小容量約束組批，在此基礎上提出了最早投放時間與機器最早完工時間(ERT-MECT)調度規(guī)則。基于提出的規(guī)則設計了混合粒子群算法，實驗結果表明算法具有很好的求解質量。
　　 (6)熔煉爐批調度模塊的設計開發(fā)和應用?；诒疚奶岢鏊惴ㄩ_發(fā)的熔煉爐

7、批調度管理模塊，已嵌入到團隊開發(fā)的模具生產計劃與調度系統中，并在一家大型模具企業(yè)得到應用，應用效果良好。
　　 總之，本文針對不一致熔煉任務批調度問題進行了較為系統、深入的研究，建立了該類問題的平行機調度統一模型，提出了BWF、BRF分批規(guī)則以及MCDPM、MCDQM、JALBPMR、JALBQMR優(yōu)化規(guī)則，針對復雜的不相關機問題提出了MECT-BFF、ERT-MECT調度規(guī)則，并在此基礎上針對各種機器環(huán)境提出了有效的求解算法，