基于扩展petri网与遗传算法.doc
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基于扩展petri网与遗传算法,摘要船舶工业是关系到国防安全及国民经济发展的战略性产业，是一个国家技术能力和经济实力最有利的体现。船舶建造是典型的大型装备制造业，具有劳动、资金、技术密集型的特点。目前，我国船舶建造业还处于传统造船模式向现代造船模式的转变过程中，船舶制造业的整体技术水平与日韩等传统造船大国差距还很大。要想由造船大国转变为造船强国，提高...
内容介绍
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摘 要
船舶工业是关系到国防安全及国民经济发展的战略性产业，是一个国家技术能力和经济实力最有利的体现。船舶建造是典型的大型装备制造业，具有劳动、资金、技术密集型的特点。目前，我国船舶建造业还处于传统造船模式向现代造船模式的转变过程中，船舶制造业的整体技术水平与日韩等传统造船大国差距还很大。要想由造船大国转变为造船强国，提高生产效率是我国造船企业改革的必由之路。由于分段调度的可行性和及时性差是提高船舶建造效率的主要制约因素，因此研究船舶企业分段车间的调度问题具有重要的意义。
根据曲面分段加工的生产特点，本文借鉴固定工位生产与流水线作业模式结合起来的虚拟流水线生产作业模式，即在固定工位生产过程中采用流水线作业的组织形式，以提高曲面分段的生产效率。首先阐述了虚拟流水线提出的背景、基本原理以及实现虚拟流水线作业的关键技术：作业班组的构建、生产节拍确定、工期同期化。其次在研究传统Petri网的基本理论及在进行作业车间建模时的不足，提出了一种基于时间Petri网和着色Petri网的扩展Petri网，并且建立了扩展Petri网在进行车间建模时的基本模型。然后构建作业班组，在作业班组构建的基础了建立了虚拟流水线调度问题的数学模型，并提出一种基于激发序列的改进遗传算法对模型进行求解。最后研究了基于现代造船模式的虚拟流水线生产系统，使用UML对系统开发过程进行可视化建模。
虚拟流水线生产模式可以有效的提高船舶分段建造车间的生产效率，缩短生产生产周期，降低成本，便于过程控制，因此研究虚拟流水线作业模式下分段车间的调度问题具有重要的现实意义。
关键词：船舶分段；虚拟流水线；Petri网；遗传算法
Abstract
Shipbuilding is a strategic industry, related to national security and national economic development,the best expression of a national technical capacity and economic strength .The shipbuilding is a typical large-scale equipment manufacturing industry,with labor,capital and technology-intensive features.At present,with the intensifying of the mode of traditional to modern shipbuilding mode,shipbuilding industry’s overall technological level between china and the traditional shipbuilding countries such as Janpan and South Korea is still a big gap.In order to transform from the large shipbuilding country to the powerful shipbuildiong country,improving efficiency is a nessary way for Chinay’s shipbuilding enterprise.Since ship block scheduling’s feasibility and timeliness is poor，the main constraints to improve efficiency,so study of ship block scheduling problem has significance.
According to the hull cruved ship block’s characteristics，this paper reference the virtual flow line，which combined Fixed-position mode of production and assembly line, at a fixed station used in assembly line production process organization operation in order to improve the productivity of the hull cruved ship block.Firstly, describes the virtual assembly line's background, basic principles and operation of virtual assembly line of the key technologies: the job of building a team, production cycle to determine, over the same period of duration. Secondly ,based on study of the basic theory of traditional Petri nets and its’short this paper proposed a extend Petri nets, which based on timed Petri net and colored Petri net and established the basic model to model the workshop.Thirdly, build operations team, set up the mathematical models of the virtual flow line based on operations team. Finally, studies of modern shipbuilding model based on the virtual flow line production system and model the system development process base on UML.
The virtual flow line in ship block building ,integrating fixed-station and flow line，can effectively improve the efficiency of shipbuilding,reduce production costs ,and enhance the core competitiveness of shipbuilding industry. So study of ship block scheduling based on virtual flow has significance.
Keywords: Ship Block;Virtual Flow Line;Petri Net;Genetic Algorith
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.1.1 论文的研究背景 1
1.1.2 论文的目的和意义 1
1.2 车间调度问题国内外研究现状 2
1.2.1车间调度问题的国内外研究现状 2
1.2.2 车间调度研究存在的问题及发展趋势 6
1.3 论文的研究内容、方法及创新点 7
1.3.1 研究内容 7
1.3.2 研究思路 8
1.3.3 创新点 8
第2章 论文的研究理论及方法 9
2.1 虚拟流水线的提出及基本原理 9
2.1.1 船舶曲面分段生产模式分析 9
2.1.2 虚拟流水线基本原理 9
2.2 遗传算法及其主要特点 11
2.2.1 遗传算法的基本原理 11
2.2.2 遗传算法的优点和不足 11
2.2.3 遗传算法的操作流程 12
2.2.4 遗传算法参数选择与操作设计 13
2.3 UML、RUP与体系结构建模 19
2.3.1 面向对象业务建模方法 19
2.3.2 UML、RUP 19
2.4 本章小结 20
第3章 扩展Petri网及作业车间建模 21
3.1 Petri 网理论基础 21
3.1.1 Petri网基本理论 21
3.1.2 Petri网过程建模特点 22
3.1.3 高级Petri网理论 23
3.2 扩展Petri网 26
3.3 基本模型的建立 27
3.3.1 缓冲区模型 27
3.3.2 FCFS工作队列模型 28
3.3.3制造系统中的竞争并行与同步模型 29
3.4 基于扩展Petri车间作业调度建模实例 30
3.4.1 基于Petri网的作业车间建模思想 30
3.4.2 基于扩展Petri网的作业车间建模步骤 30
3.4.3 基于扩展Petri网的作业车间建模实例 31
3.5 本章小结 32
第4章 虚拟流水线调度系统的数..
船舶工业是关系到国防安全及国民经济发展的战略性产业，是一个国家技术能力和经济实力最有利的体现。船舶建造是典型的大型装备制造业，具有劳动、资金、技术密集型的特点。目前，我国船舶建造业还处于传统造船模式向现代造船模式的转变过程中，船舶制造业的整体技术水平与日韩等传统造船大国差距还很大。要想由造船大国转变为造船强国，提高生产效率是我国造船企业改革的必由之路。由于分段调度的可行性和及时性差是提高船舶建造效率的主要制约因素，因此研究船舶企业分段车间的调度问题具有重要的意义。
根据曲面分段加工的生产特点，本文借鉴固定工位生产与流水线作业模式结合起来的虚拟流水线生产作业模式，即在固定工位生产过程中采用流水线作业的组织形式，以提高曲面分段的生产效率。首先阐述了虚拟流水线提出的背景、基本原理以及实现虚拟流水线作业的关键技术：作业班组的构建、生产节拍确定、工期同期化。其次在研究传统Petri网的基本理论及在进行作业车间建模时的不足，提出了一种基于时间Petri网和着色Petri网的扩展Petri网，并且建立了扩展Petri网在进行车间建模时的基本模型。然后构建作业班组，在作业班组构建的基础了建立了虚拟流水线调度问题的数学模型，并提出一种基于激发序列的改进遗传算法对模型进行求解。最后研究了基于现代造船模式的虚拟流水线生产系统，使用UML对系统开发过程进行可视化建模。
虚拟流水线生产模式可以有效的提高船舶分段建造车间的生产效率，缩短生产生产周期，降低成本，便于过程控制，因此研究虚拟流水线作业模式下分段车间的调度问题具有重要的现实意义。
关键词：船舶分段；虚拟流水线；Petri网；遗传算法
Abstract
Shipbuilding is a strategic industry, related to national security and national economic development,the best expression of a national technical capacity and economic strength .The shipbuilding is a typical large-scale equipment manufacturing industry,with labor,capital and technology-intensive features.At present,with the intensifying of the mode of traditional to modern shipbuilding mode,shipbuilding industry’s overall technological level between china and the traditional shipbuilding countries such as Janpan and South Korea is still a big gap.In order to transform from the large shipbuilding country to the powerful shipbuildiong country,improving efficiency is a nessary way for Chinay’s shipbuilding enterprise.Since ship block scheduling’s feasibility and timeliness is poor，the main constraints to improve efficiency,so study of ship block scheduling problem has significance.
According to the hull cruved ship block’s characteristics，this paper reference the virtual flow line，which combined Fixed-position mode of production and assembly line, at a fixed station used in assembly line production process organization operation in order to improve the productivity of the hull cruved ship block.Firstly, describes the virtual assembly line's background, basic principles and operation of virtual assembly line of the key technologies: the job of building a team, production cycle to determine, over the same period of duration. Secondly ,based on study of the basic theory of traditional Petri nets and its’short this paper proposed a extend Petri nets, which based on timed Petri net and colored Petri net and established the basic model to model the workshop.Thirdly, build operations team, set up the mathematical models of the virtual flow line based on operations team. Finally, studies of modern shipbuilding model based on the virtual flow line production system and model the system development process base on UML.
The virtual flow line in ship block building ,integrating fixed-station and flow line，can effectively improve the efficiency of shipbuilding,reduce production costs ,and enhance the core competitiveness of shipbuilding industry. So study of ship block scheduling based on virtual flow has significance.
Keywords: Ship Block;Virtual Flow Line;Petri Net;Genetic Algorith
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.1.1 论文的研究背景 1
1.1.2 论文的目的和意义 1
1.2 车间调度问题国内外研究现状 2
1.2.1车间调度问题的国内外研究现状 2
1.2.2 车间调度研究存在的问题及发展趋势 6
1.3 论文的研究内容、方法及创新点 7
1.3.1 研究内容 7
1.3.2 研究思路 8
1.3.3 创新点 8
第2章 论文的研究理论及方法 9
2.1 虚拟流水线的提出及基本原理 9
2.1.1 船舶曲面分段生产模式分析 9
2.1.2 虚拟流水线基本原理 9
2.2 遗传算法及其主要特点 11
2.2.1 遗传算法的基本原理 11
2.2.2 遗传算法的优点和不足 11
2.2.3 遗传算法的操作流程 12
2.2.4 遗传算法参数选择与操作设计 13
2.3 UML、RUP与体系结构建模 19
2.3.1 面向对象业务建模方法 19
2.3.2 UML、RUP 19
2.4 本章小结 20
第3章 扩展Petri网及作业车间建模 21
3.1 Petri 网理论基础 21
3.1.1 Petri网基本理论 21
3.1.2 Petri网过程建模特点 22
3.1.3 高级Petri网理论 23
3.2 扩展Petri网 26
3.3 基本模型的建立 27
3.3.1 缓冲区模型 27
3.3.2 FCFS工作队列模型 28
3.3.3制造系统中的竞争并行与同步模型 29
3.4 基于扩展Petri车间作业调度建模实例 30
3.4.1 基于Petri网的作业车间建模思想 30
3.4.2 基于扩展Petri网的作业车间建模步骤 30
3.4.3 基于扩展Petri网的作业车间建模实例 31
3.5 本章小结 32
第4章 虚拟流水线调度系统的数..
