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含并行机器的自动化制造单元机械手调度策略

组合机床与自动化加工技术 2017年第1期 42-45页

作者：孟现锋罗勇郑州大学电气工程学院郑州450001

文章研究了风电叶片预埋螺套智能钻孔系统(简称智能钻孔系统)的机械手调度最优策略。针对智能钻孔系统中多个并行加工机器和一个机械手难以合理调配的优化问题,提出一种将最小公倍数周期序列和遗传算法相结合的混合调度策略。论文首先... 详细信息

文章研究了风电叶片预埋螺套智能钻孔系统(简称智能钻孔系统)的机械手调度最优策略。针对智能钻孔系统中多个并行加工机器和一个机械手难以合理调配的优化问题,提出一种将最小公倍数周期序列和遗传算法相结合的混合调度策略。论文首先分析了工件加工过程中机械手的动作特点,建立机械手搬运工件的最小公倍数周期序列模型。然后,设计遗传算法求解最优或者近似最优的最小公倍数周期序列。最后,将优化后的机械手调度策略用于实际智能钻孔生产线,并和传统的启发式算法做了对比分析,证明了该混合调度策略的有效性。

关键词：机械手并行机器周期序列遗传算法

两台并行机器上进行多属性准备时间的工序设置问题

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应用数学进展 2018年第10期7卷 1325-1333页

作者：熊辉梁培锋王晓佳朱彬广东广业开元科技有限公司广东广州广州临观教育信息有限公司广东广州

本文研究聚氯乙烯皮革(PVCL)工厂的多重属性准备时间的工序设置问题。针对于两台同样的并行机器,按顺序生产具有不同层次、不同属性、不同工种的PVCL制品,目标函数是设置一个加工排序,使得最大完工时间极小化。首先提出一个建构式的启... 详细信息

本文研究聚氯乙烯皮革(PVCL)工厂的多重属性准备时间的工序设置问题。针对于两台同样的并行机器,按顺序生产具有不同层次、不同属性、不同工种的PVCL制品,目标函数是设置一个加工排序,使得最大完工时间极小化。首先提出一个建构式的启发式演算法,与工厂现行排序法做比较,以评估此算法的绩效;继续提出变邻域搜寻算法,以进一步改善启发式算法所求得的解,并与混合整数规划模型做比较。实验结果证明,本文的启发式演算法显著性地优于现行PVCL工厂所使用的排序方法,而VNS算法的运行结果也证实能有效改善启发式演算法所求得的解。

关键词：并行机器工序设置多重属性准备时间启发式演算变邻域搜索

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撞车模拟的不稳定性分析(英文)

工程数学学报 2002年第2期19卷 47-51,56页

作者：梅立泉 Thole C A. Fraunhofer-Institute of Algorithms and Scientific Computing D53754 St.Augustin Germany

众所周知 ,在并行机器上多次执行同一应用会产生不同的撞击数值模拟结果。为了研究这一问题 ,我们开发了一个工具 ,它可从PAM CRASH读取多个结果文件 ,计算各种统计量并可利用可视化工具产生这些量的输出以用于分析。

关键词：数值模拟软件稳定性分析撞车模拟并行机器撞击

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混合流水车间调度问题研究综述

中国机械工程 2020年第23期31卷 2798-2813,2828页

作者：李颖俐李新宇高亮华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

混合流水车间在流水车间的基础上,在所有或部分阶段引入多台可选择的并行机器,提高了车间的生产能力和柔性,是车间调度领域的研究热点之一。按阶段数和机器特征对混合流水车间调度方法进行了综述,系统总结了实际工程背景下相关扩展问题... 详细信息

混合流水车间在流水车间的基础上,在所有或部分阶段引入多台可选择的并行机器,提高了车间的生产能力和柔性,是车间调度领域的研究热点之一。按阶段数和机器特征对混合流水车间调度方法进行了综述,系统总结了实际工程背景下相关扩展问题的研究现状,并指出了当前研究中存在的问题和可能的解决途径。结合运筹学的发展趋势,对混合流水车间调度在新兴领域中的应用前景进行了探讨。最后,指出了未来若干可能的研究方向。

关键词：混合流水车间调度并行机器阶段数机器特征

车用曲轴生产线多机器人制造单元调度策略研究

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车用曲轴生产线多机器人制造单元调度策略研究

作者：余小清重庆大学

学位级别：硕士

在“十四五规划”和“2035年远景目标”战略指引下,我国制造业进入了智能化改造提质的关键时期,机器人制造单元作为智能制造基本单元,构建高效的单元调度策略是实现其高质量发展的关键环节。然而,在大规模复杂机器人制造单元中,存在双... 详细信息

在“十四五规划”和“2035年远景目标”战略指引下,我国制造业进入了智能化改造提质的关键时期,机器人制造单元作为智能制造基本单元,构建高效的单元调度策略是实现其高质量发展的关键环节。然而,在大规模复杂机器人制造单元中,存在双臂机器人上下料顺序和多台并行机器加工顺序难以合理调配问题,需要合理的调度模型和有效的算法求解优化。本文以某车用曲轴生产线为研究对象,对多机器人制造单元调度策略完成了以下课题研究:首先,针对曲轴生产工艺流程和双臂机器人搬运特点,抽象出生产线多机器人制造单元调度问题。通过计算工序节拍和生产线平衡率,找到了需重点优化调度的机器人制造单元;根据工序是否存在并行机器,将单元分为双臂机器人单元和含并行机单元进行研究,并确定了调度问题约束条件和优化目标。其次,针对双臂机器人单元中两臂并联搬运冲突问题,提出了基于机器人上下料作业的快速周期调度策略。以最小化完工时间为优化目标,建立了快速周期调度模型,证明了该问题的1-度周期调度为多项式可解,并提出了多项式时间算法来求解机器人调度方案,通过算例仿真对比可行解和最优解下界的差距验证了算法的有效性。再次,针对含并行机的双臂机器人单元中存在的机器人和并行机协作关系复杂问题,提出了基于机器人上下料作业和并行机加工的LCM-GA调度策略。根据并行机加工顺序和双臂机器人搬运特点,建立了LCM调度模型,设计了遗传算法求解单元近似最优调度方案,通过生产线实例对GA-LCM调度策略进行仿真,并与FIFS调度策略进行对比验证了GA-LCM调度策略的有效性。最后,采用快速调度策略和GA-LCM调度策略对生产线实际加工单元进行调度,得到了多机器人制造单元的近似最优调度方案,较好地解决了多机器人制造单元的调度问题。

关键词：机器人制造单元双臂机器人并行机器混合调度策略

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有模具限制的并行机台调度问题研究

有模具限制的并行机台调度问题研究

作者：赵海丹吉林大学

学位级别：硕士

在基于工业4.0概念下的智能制造领域,车间调度问题的研究愈加受到制造企业的关注。特别是在科技含量高、自动化程度明显的生产车间中,针对制造过程的优化是提高生产效率、减少成本和保证产能的重要手段。随着生产方式的不断改进,基于现... 详细信息

在基于工业4.0概念下的智能制造领域,车间调度问题的研究愈加受到制造企业的关注。特别是在科技含量高、自动化程度明显的生产车间中,针对制造过程的优化是提高生产效率、减少成本和保证产能的重要手段。随着生产方式的不断改进,基于现实生产中的约束提出的调度问题更加贴近生产实际情况,对于此类问题的研究为企业在生产调度和排程方面提供了可靠依据和参考。本文主要研究了有模具限制的等效并行机器最小化最大完工时间问题。在半导体车间中,晶圆曝光操作需要在特殊的并行设备上通过光罩辅助加工,光罩需要与晶圆对应使用且数量较少。在这样的情况下,制造者需要对晶圆的加工顺序做出合理安排,优化生产流程,提高机器的利用率,达到最小化最大完工时间的目的。并行机(Parallel Machine)调度问题的研究在理论和实际中都具有重要意义。在理论研究方面,并行机调度问题不仅是单机问题的衍生问题,也是混合流水车间问题的特殊情况;在实际生产方面,并行机调度问题频繁出现在工业流程中,同时其研究方法在多阶段系统的分解程序中也具有广泛应用。等效并行机器最小化最大完工时间问题可以表示为maxP||C,在无任何约束的情况下,即使是在两台并行机器的生产环境中,也已经被证明为NP-hard问题。首先,本文针对有模具限制的并行机器调度问题,建立了包含工件位置约束和加工条件约束的数学模型,初步得到小规模问题中的最优解。此外,通过对问题约束的简化,在maxP||C问题的数学模型基础上,得到了问题下界的计算方法;其次,在对问题特点的分析及归纳的基础上,提出了两种启发式演算法,试图通过这两种方式达到高效解决大规模问题的目的,两种启发式演算法具有各自的特点。第一,通过数学证明的方法,提出了两种算法的worst case,得到了两种启发式演算法得到的解与最优解之间的差距估计。第二,针对算法的伪代码进行了分析和计算,得到了两种算法的复杂度,对算法的性能及求解效率做出了比较;最后,为了证明所提出的两种启发式演算法的求解效果,对离散的粒子群优化算法以及变领域优化算法做出了改进。一是提出了更加适合题目类型的编码方式,对于粒子群优化算法采用多维度的二进制编码方式,迭代更新时保留了局部最优序列的特点。二是初始解的产生方式采用了所提出的两种启发式算法,这种初始解的产生方式使算法在较短的时间内就可以取得较优的解。实验分析证明:提出的两种启发式算法DMLPT和TLPT以及改进的两种万用启发式算法可以得到问题的较优解。尤其对于两种启发式算法DMLPT和TLPT算法的比较分析中发现,两种算法的求解效率和质量具有较大优势,其中DMLPT算法在大规模问题中表现出求解时间短、与最优解差距小等特点。

关键词：并行机器最大完工时间模具限制启发式算法

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考虑零缓冲的预制生产线并行机调度研究

工业工程 2024年

作者：阮雯欣于淼张铎沈阳建筑大学管理学院

为满足混凝土预制构件对提高生产效率和准时交付订单的需要，研究考虑混凝土预制构件并行机器生产调度的问题。现有混凝土预制构件生产过程中各工序均存在并行加工机器，且工序间没有单独的缓冲区域。因此本文提出一种零缓冲区情况下混... 详细信息

为满足混凝土预制构件对提高生产效率和准时交付订单的需要，研究考虑混凝土预制构件并行机器生产调度的问题。现有混凝土预制构件生产过程中各工序均存在并行加工机器，且工序间没有单独的缓冲区域。因此本文提出一种零缓冲区情况下混凝土预制构件并行机器生产模型。首先，确定待加工构件以及对应的加工机器，并确定工序的关键时间点；其次，将选择并行机器的约束与零缓冲区影响后的时间约束结合，构建预制构件并行生产调度模型，并设计遗传粒子群混合算法(genetic algorithm-particle swarm optimization, GA-PSO)进行求解；最后，基于沈阳某混凝土预制构件厂的生产数据对所提模型进行数值实验分析。结果表明，GA-PSO算法结合GA算法和PSO算法的优势性能，实现高效的优化搜索，零缓冲约束的预制构件并行机生产模型生产的完工时间由78.98 h缩短至73.18 h，机器利用率提升了19.79%，验证了模型对实际排产的有效性以及算法具有较好的稳定性和适用性。

关键词：混凝土预制构件缓冲区并行机器遗传粒子群混合算法