基于排队网络模型的大型制造系统资源配置优化研究
发布时间：2021-05-21 04:38
解决离散随机制造系统资源配置问题需要两种方法以迭代形式配合:一种是性能评估方法（Evaluative Methods）,例如有限缓冲排队网方法负责计算制造系统在给定资源配置条件下的稳态性能指标值并将该值送入生成方法中;另一种是生成方法（Generative Methods）,此类方法依据指标值以及算法规则,生成新的候选配置方案并将其传入性能评估方法中。由于制造系统的资源配置问题是NP-hard组合优化问题,且决策变量与系统性能指标值之间无法用封闭形式表达式描述,大部分生成方法的运算时间会随着系统规模的增长呈指数级增长,这些生成方法只能在合理的时间内对特定中、小型系统求解。因此,本研究根据目标系统结构性特征,以及排队网模型提供的目标系统信息,提出一种新的高效生成方法。针对定制型离散随机制造系统的特征和优化目标,分别研究了三种具有不同优化模型或不同拓扑结构的大型非平衡制造系统资源配置问题。同时针对具有批量储运环节和装配同时性约束的生产线,建立了有限缓冲开排队网模型以及小型系统的参数配置方法。本研究提高了制造系统资源配置建模与求解算法的有效性和适用性,拓展了排队网理论在随机制造系统优化中的应...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 定制型制造业面临的关键问题
1.1.2 问题的特点及研究思路
1.1.3 研究的应用前景与理论价值
1.2 国内外文献综述
1.2.1 制造系统的性能评估方法
1.2.2 制造系统的资源配置问题优化方法
1.2.3 大型生产线的缓冲区配置优化方法
1.2.4 机器与缓冲区联合配置优化方法
1.2.5 文献调研结论
1.3 课题来源及研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究目标及主要内容
1.3.3 章节组织结构
第二章 制造系统的排队网模型与资源配置优化问题
2.1 制造系统性能指标和参数
2.1.1 系统性能指标
2.1.2 系统参数及其特性
2.1.3 系统性能之间的关系-利特定律
2.2 制造系统的排队网模型描述
2.2.1 外界输入和输入过程
2.2.2 排队规则
2.2.3 服务过程
2.2.4 阻塞和饥饿现象
2.2.5 拓扑结构
2.3 制造系统的性能指标计算方法
2.4 制造系统资源配置优化模型
2.4.1 缓冲区配置优化模型
2.4.2 缓冲区和机器联合配置优化模型
2.4.3 简单制造系统资源配置模式
2.5 本章小结
第三章 一种求解大型非平衡生产线的缓冲区配置优化问题的新方法
3.1 引言
3.2 数学模型
3.2.1 假设和符号定义
3.2.2 缓冲区配置优化模型
3.3 求解方法
3.3.1 分解-协调方法的概念
3.3.2 协调变量的数值实验
3.3.3 局部改进搜索算法
3.4 算例
3.4.1 具有非平衡参数机器的长生产线
3.4.2 具有不同通流强度和产出率约束的长生产线
3.4.3 一百个随机生成例子
3.4.4 极长生产线的缓冲区配置
3.4.5 分解策略和初始值对DCM的影响
3.4.6 目标系统参数对DCM的影响
3.5 本章小结
第四章 大型串并联生产线的机器与缓冲区联合优化问题
4.1 引言
4.2 优化模型
4.2.1 假设和符号定义
4.2.2 模型数学表达式
4.2.3 优化模型的复杂度
4.3 求解方法
4.3.1 解决BSAP的分解协调方法
4.3.2 快速局部搜索算法
4.3.3 对比验证算法参数设置
4.4 算例
4.4.1 长生产线算例
4.4.2 五十个随机生成例子
4.4.3 极长生产线算例
4.4.4 目标系统参数敏感度分析
4.5 本章小结
第五章 具有批量储运环节的装配生产线的排队网建模及缓冲区优化问题
5.1 引言
5.2 模型描述
5.2.1 模型假设
5.2.2 部分符号定义
5.2.3 优化模型
5.3 系统排队网模型
5.3.1 子系统状态空间
5.3.2 子系统状态转移平衡方程
5.3.3 系统性能指标计算
5.4 小型系统性能分析及缓冲区配置方法
5.4.1 分析系统性能变化趋势
5.4.2 小型系统缓冲区配置方法
5.5 算例
5.5.1 性能评估模型验证
5.5.2 系统运输小车和缓冲区容量配置
5.6 本章小结
第六章 大型复杂结构制造系统的设备与缓冲区联合优化问题
6.1 引言
6.2 优化模型
6.2.1 假设和符号定义
6.2.2 模型数学表达式
6.3 求解方法
6.3.1 分解-协调方法
6.3.2 非支配遗传算法Ⅱ
6.3.3 模拟退火算法
6.4 算例
6.4.1 具有16个工作站的大型制造系统资源配置
6.4.2 系统参数和结构对资源配置影响分析
6.4.3 大规模制造系统资源配置优化算例
6.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文及其他成果
攻读学位期间主要参与的项目
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]随机型装配线平衡与缓冲区配置集成优化[J]. 刘雪梅,刘涛,顾佳巍,李爱平. 同济大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]基于NSGA-Ⅱ的生产线缓存与设备布局协同优化[J]. 李爱平,于海斌,傅翔,范国良. 同济大学学报(自然科学版). 2016(12)
[3]一类装配支线缓冲区配置的两阶段求解方法研究[J]. 李爱平,李聪,张燕红,刘雪梅,徐立云. 中国工程机械学报. 2016(05)
[4]基于排队网的柔性装配线设备优化配置方法[J]. 张惠煜,陈庆新,毛宁. 计算机集成制造系统. 2015(12)
[5]基于仿真优化的多种类型AGV数量配置优化方法[J]. 张远春,范秀敏,驹田邦久. 中国机械工程. 2011(14)
[6]基于eM-plant的汽车零部件生产线平衡技术的仿真研究[J]. 姚海凤,冯勋省,郭丁俊. 物流技术. 2010(12)
[7]可重组制造系统缓冲区容量的优化研究[J]. 宋士刚,李爱平,徐立云. 计算机集成制造系统. 2008(10)
[8]装配系统中缓冲区容量的研究[J]. 孟凡力,谈大龙,黄雪梅. 计算机集成制造系统. 2005(11)
[9]大批量制造系统生产能力和设备利用率分析[J]. 韩赞东,张勇智. 清华大学学报(自然科学版). 2004(02)
[10]可重组FMS中缓冲区容量的优化配置问题[J]. 赵晓波,张鸣,罗振壁,盛伯浩,俞圣梅. 系统工程学报. 2000(02)
硕士论文
[1]自动化生产车间资源配置仿真及优化[D]. 王欣.大连理工大学 2011
本文编号：3199062
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 定制型制造业面临的关键问题
1.1.2 问题的特点及研究思路
1.1.3 研究的应用前景与理论价值
1.2 国内外文献综述
1.2.1 制造系统的性能评估方法
1.2.2 制造系统的资源配置问题优化方法
1.2.3 大型生产线的缓冲区配置优化方法
1.2.4 机器与缓冲区联合配置优化方法
1.2.5 文献调研结论
1.3 课题来源及研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究目标及主要内容
1.3.3 章节组织结构
第二章 制造系统的排队网模型与资源配置优化问题
2.1 制造系统性能指标和参数
2.1.1 系统性能指标
2.1.2 系统参数及其特性
2.1.3 系统性能之间的关系-利特定律
2.2 制造系统的排队网模型描述
2.2.1 外界输入和输入过程
2.2.2 排队规则
2.2.3 服务过程
2.2.4 阻塞和饥饿现象
2.2.5 拓扑结构
2.3 制造系统的性能指标计算方法
2.4 制造系统资源配置优化模型
2.4.1 缓冲区配置优化模型
2.4.2 缓冲区和机器联合配置优化模型
2.4.3 简单制造系统资源配置模式
2.5 本章小结
第三章 一种求解大型非平衡生产线的缓冲区配置优化问题的新方法
3.1 引言
3.2 数学模型
3.2.1 假设和符号定义
3.2.2 缓冲区配置优化模型
3.3 求解方法
3.3.1 分解-协调方法的概念
3.3.2 协调变量的数值实验
3.3.3 局部改进搜索算法
3.4 算例
3.4.1 具有非平衡参数机器的长生产线
3.4.2 具有不同通流强度和产出率约束的长生产线
3.4.3 一百个随机生成例子
3.4.4 极长生产线的缓冲区配置
3.4.5 分解策略和初始值对DCM的影响
3.4.6 目标系统参数对DCM的影响
3.5 本章小结
第四章 大型串并联生产线的机器与缓冲区联合优化问题
4.1 引言
4.2 优化模型
4.2.1 假设和符号定义
4.2.2 模型数学表达式
4.2.3 优化模型的复杂度
4.3 求解方法
4.3.1 解决BSAP的分解协调方法
4.3.2 快速局部搜索算法
4.3.3 对比验证算法参数设置
4.4 算例
4.4.1 长生产线算例
4.4.2 五十个随机生成例子
4.4.3 极长生产线算例
4.4.4 目标系统参数敏感度分析
4.5 本章小结
第五章 具有批量储运环节的装配生产线的排队网建模及缓冲区优化问题
5.1 引言
5.2 模型描述
5.2.1 模型假设
5.2.2 部分符号定义
5.2.3 优化模型
5.3 系统排队网模型
5.3.1 子系统状态空间
5.3.2 子系统状态转移平衡方程
5.3.3 系统性能指标计算
5.4 小型系统性能分析及缓冲区配置方法
5.4.1 分析系统性能变化趋势
5.4.2 小型系统缓冲区配置方法
5.5 算例
5.5.1 性能评估模型验证
5.5.2 系统运输小车和缓冲区容量配置
5.6 本章小结
第六章 大型复杂结构制造系统的设备与缓冲区联合优化问题
6.1 引言
6.2 优化模型
6.2.1 假设和符号定义
6.2.2 模型数学表达式
6.3 求解方法
6.3.1 分解-协调方法
6.3.2 非支配遗传算法Ⅱ
6.3.3 模拟退火算法
6.4 算例
6.4.1 具有16个工作站的大型制造系统资源配置
6.4.2 系统参数和结构对资源配置影响分析
6.4.3 大规模制造系统资源配置优化算例
6.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文及其他成果
攻读学位期间主要参与的项目
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]随机型装配线平衡与缓冲区配置集成优化[J]. 刘雪梅,刘涛,顾佳巍,李爱平. 同济大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]基于NSGA-Ⅱ的生产线缓存与设备布局协同优化[J]. 李爱平,于海斌,傅翔,范国良. 同济大学学报(自然科学版). 2016(12)
[3]一类装配支线缓冲区配置的两阶段求解方法研究[J]. 李爱平,李聪,张燕红,刘雪梅,徐立云. 中国工程机械学报. 2016(05)
[4]基于排队网的柔性装配线设备优化配置方法[J]. 张惠煜,陈庆新,毛宁. 计算机集成制造系统. 2015(12)
[5]基于仿真优化的多种类型AGV数量配置优化方法[J]. 张远春,范秀敏,驹田邦久. 中国机械工程. 2011(14)
[6]基于eM-plant的汽车零部件生产线平衡技术的仿真研究[J]. 姚海凤,冯勋省,郭丁俊. 物流技术. 2010(12)
[7]可重组制造系统缓冲区容量的优化研究[J]. 宋士刚,李爱平,徐立云. 计算机集成制造系统. 2008(10)
[8]装配系统中缓冲区容量的研究[J]. 孟凡力,谈大龙,黄雪梅. 计算机集成制造系统. 2005(11)
[9]大批量制造系统生产能力和设备利用率分析[J]. 韩赞东,张勇智. 清华大学学报(自然科学版). 2004(02)
[10]可重组FMS中缓冲区容量的优化配置问题[J]. 赵晓波,张鸣,罗振壁,盛伯浩,俞圣梅. 系统工程学报. 2000(02)
硕士论文
[1]自动化生产车间资源配置仿真及优化[D]. 王欣.大连理工大学 2011
本文编号：3199062
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jjglbs/3199062.html
