基于遗传算法的绿色制造车间调度方法研究（本科毕业设计）.doc

基于遗传算法的绿色制造车间调度方法研究（本科毕业设计）

摘   要

绿色制造是一种具有显著社会效益和经济效益的现代制造模式，因此是当前国内外研究的前沿和热点课题。车间调度作为绿色制造系统运筹技术，管理技术与优化技术发展的核心，在绿色制造相关理论研究中占有重要的地位。车间调度问题是组合优化问题，属于N-P难题，近年来各种智能优化方法逐渐应用到车间调度问题中来，遗传算法是其中一种重要而有效的算法。
    本文应用遗传算法求解面向绿色制造的车间调度问题，从作业车间调度和流水车间调度两个方面，主要做了以下的研究工作;
    1.针对传统遗传算法在解决大规模作业车间调度问题时进化速度过慢和过早收敛问题，提出了一种嫁接遗传算法成功应用于作业车间调度。应用混合式嫁接遗传算法解决多资源作业车间调度。针对面向绿色制造的作业车间双向调度问题，提出了一种基于遗传算法的解决策略，并对不同规模的问题进行了求解。
    2.对面向绿色制造的确定型及模糊型流水车间调度问题，分别应用遗传算法进行求解和仿真。
    3.利用遗传算法解决面向绿色制造的流水车间作业排序问题。

关键词:车间调度遗传算法作业车间调度流水车间调度绿色制造

ABSTRACT

Green manufacturing system is a contemporary manufacturing mode which can greatly promote the synthesized economic profit of the enterprise, thus it has become the hotspot of the research and application of all kinds of enterprise. It is very important to study shop floor scheduling problems in Green Manufacturing basic theory for fully exerting its high efficiency and flexibility. The shop floor scheduling is principle problem for the development of operation, management and optimization techniques in manufacturing system. Shop floor scheduling is a combinatorial optimization problem, which belongs to N-P problem. Many intelligent computation methods are introduced into scheduling problem in recent years, genetic algorithm(GA) is one of the most important methods.
  In this paper, GA is applied to solve complex shop floor scheduling problem for green manufacturing. I have made some research in the following aspects:
  1. In order to overcome the limitations of low convergence rate and premature convergence appearing in standard GA, an Grafted Genetic Algorithm is proposed and applied in the Job-shop scheduling problem constrained by machines, workers，robots and green factors. This work presents a bi-directional scheduling approach on the basis of combining genetic algorithm to address the job-shop scheduling problem in green manufacturing system.
  2. To the standard flow-shop scheduling problem and fuzzy flow-shop scheduling problem, a solution method based on hybrid Genetic Algorithm is proposed.
  3. A kind of Genetic Algorithm is made for solving the flow-shop sequencing problems and proved suitable to the problems.

Key Words:Shop Floor Scheduling Genetic Algorithm job-shop Scheduling Flow-shop Scheduling Green Manufacturing

目  录
摘   要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1  绪论 1
1.1 课题的研究意义 1
1.2车间调度方法的国内外研究状况及分析 1
1.2.1车间调度问题的建模方法 2
1.2.2车间调度问题的研究方法 3
1.2.3.车间调度问题的研究策略 6
2  遗传算法技术研究 9
2.1引言 9
2.2遗传算法的基础理论 9
2.2.1遗传算法的生物学背景 9
2.2.2遗传算法的基本概念和处理步骤 10
2.3适应度函数 11
2.3.1目标函数映射成适应度函数 11
2.3.2适应度定标 12
2.4遗传算法的基因操作 13
2.4.1选择算子 13
2.4.2交叉算子 14
2.4.3变异算子 15
2.5遗传算法控制参数设定 16
2.6遗传算法的特点及相关理论 16
2.6.1遗传算法的特点 16
2.6.2遗传算法相关理论问题 17
2.7本章小结 18
3  面向绿色制造的作业车间调度方法研究 19
3.1引言 19
3.2作业车间调度问题描述 19
3.3嫁接遗传算法解决面向绿色制造的作业车间调度 20
3.3.1嫁接遗传算法设计 20
3.3.2嫁接遗传算法在车间作业调度问题中的应用 22
3.4面向绿色制造的多资源作业车间调度问题 26
3.4.1问题描述 27
3.4.2混合式嫁接遗传算法 27
3.4.3仿真分析 30
3.5面向绿色制造的作业车间双向调度优化问题 33
3.5.1双向调度问题描述 33
3.5.2遗传算法设计 33
3.5.3仿真设计 36
3.6本章小结 37
4  面向绿色制造的流水车间调度方法研究 39
4.1引言 39
4.2流水车间调度问题描述 39
4.3解决流水车间调度问题的启发式算法和遗传算法 40
4.3.1解决流水车间调度问题的几种启发式算法 40
4.3.2解决面向绿色制造的流水车间调度的遗传算法 42
4.3.3流水车间调度的遗传算法总体设计思路 43
4.4混合式遗传算法解决面向绿色制造的确定型流水车间调度问题 45
4.5面向绿色制造的模糊型流水车间调度问题 51
4.5.1模糊型流水车间调度数学模型 51
4.5.2模糊型流水车间调度遗传算法设计描述 54
4.6面向绿色制造的流水车间作业排序问题 56
4.6.1算法描述 57
4.6.2算例分析 59
4.7本章小结 62
5论文总结与展望 63
致  谢 64
参考文献 65