新訂單隨機到達下的虛擬單元重構與重調度.pdf

1、隨著市場需求的動態(tài)多變，多品種、小批量的訂單式生產(chǎn)（ Make-to-order manufacturing，MTO）已經(jīng)成為制造業(yè)發(fā)展的主流。虛擬單元生產(chǎn)系統(tǒng)（Virtual Cellular Manufacturing System，VCMS）（下文簡稱虛擬單元）是從成組技術以及傳統(tǒng)單元制造基礎上發(fā)展起來的一種先進生產(chǎn)方式。當前的市場需求呈現(xiàn)交貨期短、動態(tài)性強的特征，采用虛擬單元生產(chǎn)方式能夠有效地提高生產(chǎn)制造柔性及敏捷性。而從目前的

2、研究來看，對于虛擬單元動態(tài)重構與重調度問題的研究都簡化為靜態(tài)的重構與重調度來處理，對于隨機動態(tài)擾動因素的影響考慮不足，這與實際生產(chǎn)明顯不符。因此，本文以新訂單隨機到達條件下對虛擬單元重構與重調度問題進行詳細研究。
　　在虛擬單元生產(chǎn)過程中，隨著新訂單的隨機到達，原有的虛擬單元結構可能已不適應后期的加工需求，所以導致虛擬單元重構的頻繁發(fā)生。針對此種擾動，本文提出將新訂單與時間窗口相結合的方式下對虛擬單元進行重構。若車間內剩余機器設備

3、的加工能力不能夠滿足新訂單的生產(chǎn)需求，則采用時間窗口凍結技術將新訂單進行凍結，在本期生產(chǎn)結束后，再將新訂單加入后期虛擬單元中進行生產(chǎn)。后期的虛擬單元重構不同于一般初始性的虛擬單元動態(tài)重構，企業(yè)需要實現(xiàn)在已有虛擬單元構建方案的基礎上進行虛擬單元的快速重構。該重構方案不僅僅要實現(xiàn)后續(xù)虛擬單元生產(chǎn)的高效運行，而且還應最大程度地繼承原有虛擬單元的配置形式。本文在現(xiàn)有研究基礎上，提出了繼承性的虛擬單虛擬單元重構方案以避免割裂式重構帶來的影響。該重

4、構方法綜合考慮了虛擬單元重構的高效性與穩(wěn)定性特征。其中高效性包含產(chǎn)品工藝相似性、跨單元次數(shù)、設備利用率、物流成本因素；穩(wěn)定性包含單元內機器變動因素。為了有效地求解模型，在相關算法研究基礎上，設計了基于動態(tài)層次分析的多目標遺傳優(yōu)化算法；該算法通過隨機搜索Pareto優(yōu)化解集，實現(xiàn)對模型的有效求解。若車間的剩余加工能力能夠滿足新訂單的生產(chǎn)需求，則采用訂單驅動的重構方式，在當期利用剩余設備對到達的新訂單進行初始性構建。這樣既保證了對于生產(chǎn)加工

5、過程中的事件性擾動做到了實時響應，同時又維護了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與連續(xù)性。
　　針對新訂單隨機到達下的虛擬單元重調度問題，本文通過對新訂單到達時間進行模擬，結合滾動窗口技術，在重調度混合驅動基礎上，提出根據(jù)訂單按時完工觸發(fā)器和機器空閑狀態(tài)觸發(fā)器來進行重調度驅動的決策判斷。同時根據(jù)機器的平均負荷來確定動態(tài)滾動窗口大小，將動態(tài)隨機的調度周期劃分成連續(xù)靜態(tài)調度區(qū)間。并給出了考慮最大完工時間、加權總拖期、初始調度偏離度最小為目標的非線性多目