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基于Petri网和混合遗传算法的JSP优化调度

作　者: 陶泽
导　师: 谢里阳；郝长中
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 离散事件系统 Petri网控制器有限容量库所抑制弧车间调度遗传算法模拟退火算法
分类号: TP273
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 1140次
引　用: 4次
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内容摘要

本文以带有控制器的Petri网和混合遗传算法为工具，对具有多工艺加工路径的生产车间调度问题进行研究。该算法不仅通过与其他学者提出的算法相比较，而且通过了标准算例的验证，证明了其正确性和优越性。针对受双资源制约的动态生产车间调度问题，提出并研究了新的调度策略和方法，并给出了最佳调度策略。本文的研究结果和内容可概括为以下的几个主要方面：利用局部设计和Petri网简化技术提出了一种实现库所和变迁混合不等式约束Petri网反馈控制器的新方法，该方法计算简单无需搜索整个系统的状态空间，因此在计算效率上具有明显的优势，尤其是对规模较大的系统，其优势更加明显。以带有控制器的Petri网为建模工具研究了单资源生产车间调度优化问题，应用了一种将遗传算法和模拟退火算法相结合的调度算法，将加工计划与生产调度同时考虑。通过仿真实验证明了其正确性和优越性。在双资源静态调度问题的基础上，对于机床设备／工人受制约的动态调度问题进行了重点研究。对机床故障、工人离岗、定单取消等基于时间和任务进行分类，决定是否执行再调度。尤其重要的是提出了处理紧急工件的新方法，把剩余任务和紧急任务当成两个独立的任务分别处理，在紧急任务为最优调度的基础上选取剩余任务的最优调度，该方法不仅实现了总体最优，而且局部也是最优的。最后，用Delphi开发了实用性的生产车间调度软件。以XML为数据存储方式，并以其作为对象兼数据交换的接口信息。

全文目录

声明  3-4
中文摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-23
  1.1 引言  10
  1.2 车间调度  10-17
    1.2.1 车间调度问题描述  10-11
    1.2.2 车间调度问题分类  11-12
    1.2.3 车间调度现状与优化方法  12-16
    1.2.4 车间调度的发展趋势  16-17
  1.3 遗传算法和Petri网在车间调度中的应用  17-20
    1.3.1 遗传算法在车间调度中的应用  18-19
    1.3.2 Petri网在车间调度中的应用  19-20
  1.4 本文研究的意义和主要内容  20-23
第二章 Petri网  23-29
  2.1 引言  23
  2.2 Petri网的定义  23-24
  2.3 Petri网的基本性质  24-28
    2.3.1 活性与死锁  24-25
    2.3.2 冲突  25-26
    2.3.3 有界性与安全性  26
    2.3.4 有限容量Petri网和抑制弧Petri网  26
    2.3.5 不变量分析  26-28
  2.4 小节  28-29
第三章 Petri网控制器的设计  29-46
  3.1 引言  29-30
  3.2 Petri网简化技术  30-31
  3.3 控制器的设计  31-45
    3.3.1 混合约束控制器的设计  31-32
    3.3.2 带有抑制弧的控制器的设计  32-33
    3.3.3 实例  33-45
      3.3.3.1 例1  33-35
      3.3.3.2 例2  35-36
      3.3.3.3 例3  36-45
  3.4 小节  45-46
第四章混合遗传算法  46-63
  4.1 遗传算法  46-51
    4.1.1 遗传算法的基本概念  46-47
    4.1.2 遗传算法的基本流程  47-49
    4.1.3 遗传算法关键参数和操作的设计  49-51
  4.2 模拟退火算法  51-56
    4.2.1 物理退火过程和Metropolis准则  51-52
    4.2.2 模拟退火算法的基本步骤  52-53
    4.2.3 模拟退火算法关键参数和操作的设计  53-56
  4.3 混合遗传算法  56-58
    4.3.1 混合优化策略的构造出发点  56-57
    4.3.2 GASA优化策略的流程和特点  57-58
  4.4 GASA混合算法的设计  58-62
  4.5 小节  62-63
第五章 JSP优化调度  63-96
  5.1 引言  63-65
  5.2 单资源车间调度  65-77
    5.2.1 调度模型  65-67
    5.2.2 Petri网模型  67-71
    5.2.3 调度结果与分析  71-77
      5.2.3.1 具有多工艺加工路线的静态调度  71-75
      5.2.3.2 单工艺加工路线的静／动态调度  75-77
  5.3 双资源车间调度  77-90
    5.3.1 调度模型  78-79
    5.3.2 Petri网模型  79-84
    5.3.3 调度结果与分析  84-90
      5.3.3.1 静态调度结果与分析  84-90
      5.3.3.2 动态调度  90
  5.4 多资源车间调度  90-95
  5.5 小节  95-96
第六章双资源动态调度  96-112
  6.1 引言  96
  6.2 机器故障  96-102
  6.3 工人离岗  102-104
  6.4 定单取消  104-106
  6.5 紧急工件  106-111
  6.6 小节  111-112
第七章生产车间调度软件的实现和应用  112-122
  7.1 引言  112-113
  7.2 系统主要设计结构  113-115
  7.3 系统特点及其主要技术要点  115-116
  7.4 功能模块及其使用方法  116-121
    7.4.1 调度数据输入、浏览、修改和删除  116-119
    7.4.2 调度任务的设置和调度计算  119
    7.4.3 调度结果的再处理、信息整合  119-120
    7.4.4 调度结果的输出  120-121
  7.5 小节  121-122
第八章结论与展望  122-124
  8.1 结论  122-123
  8.2 展望  123-124
创新点摘要  124-125
参考文献  125-135
致谢  135-136
攻读博士学位期间发表的论文  136-137
作者简历  137

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