• <noscript id="kik22"><noscript id="kik22"></noscript></noscript>
  • <noscript id="kik22"></noscript>
  • 考慮外包和維修活動的時間窗調度新模型及其優化算法

    論文價格:150元/篇 論文用途:碩士畢業論文 Master Thesis 編輯:碩博論文網 點擊次數:
    論文字數:45666 論文編號:sb2022061516541548324 日期:2022-06-19 來源:碩博論文網

    本文是一篇工程碩士論文,筆者考慮多臺機器的相關調度問題,在本文中我們研究的是單臺機模型,可進一步研究多臺機器的時間窗調度問題,多臺機模型適合更大規模的生產問題,在現實中更具實用性,當然,問題的難度也會增大,多臺機下我們的問題有可能是 NP 難的,因此我們可以設計相關近似算法或多項式算法對問題進行求解。 
    第1章  緒論
    1.1  研究背景與意義
    我國互聯網與信息技術的發展催生了多樣化,個性化的市場需求,這要求我國供應鏈生產向智能化,高效化轉型升級。制造業處于供應鏈環節的上游,是供應鏈價值的源頭和基礎,然而近年來我國制造業人口紅利消失,制造業發展成本難控制,供應鏈資金緊缺等問題層出不斷,因此我國制造業急需轉型升級,以應對不斷變化的市場和愈加激烈的全球化競爭,柔性制造是精益生產的基礎,不僅能幫助企業抵御來自市場變化的風險,對于提升供應鏈整體價值也具有重要意義。2020 年疫情爆發初期,口罩的需求量暴增,在原材料緊缺,各制造業春節還在停工的狀態下,市場出現了嚴重的供不應求的局面,沒有貨物供應的情況下供應鏈難以實現其價值,一系列問題導致市場上出現口罩價格水漲船高而大部分地區依舊購買不到的局面。制造業信息與生產系統的搭建對于整個供應鏈的運作有著承上啟下的作用,近年來國家不斷作出向“中國智造”轉型的指示,李克強總理提出中國制造 2025 要融合互聯網,推動大眾創新,萬眾創新,推進中國制造的智能轉型,在云計算,AI 智能及 5G 技術環境下,用更高的制造業水準倒逼中國制造高質量發展。工業 4.0 的目標明確提出,“要滿足用戶的個性化需求,能夠在設計、配置、排序、規劃、制造和運行等階段中納入個性化的、用戶特定的標準,并能夠合并最后的修改”,以實現對時間、資源、成本、魯棒性等的動態配置①。這也意味著供應鏈生產過程中要提升其流程的柔性以適應市場多變的需求,同時在制造業利潤不斷被壓縮的情況下,加快由粗放型生產轉變為集約型生產的步伐,減少資源浪費,改進效率低下,促進供應鏈整體價值的提升。要實現這些目標,背后依托的是先進的排序和算法及企業的生產調度技術,結合企業面臨的實際問題挖掘模型,優化算法。
    調度是運籌學重要的一部分,是離散優化中常見的一類問題,任何企業的制造生產都受到資源的限制,如何合理分配這些有限資源以達到某種目標是調度的本質目的。日常生產作業中許多流程可以簡化為調度模型,例如在機場的跑道分配任務中,其跑道可視為資源,飛機的起飛與降落可視為任務,合理分配跑道保證飛機起飛降落效率是該模型的目標。同樣,在車間工件的分配任務中,車間中的機器可視為資源,各個工件則為任務,目標可以是最小化任務的制造期或最大完工時間等。
    ............................
    1.2  相關研究綜述
    1.2.1  時間窗調度研究現狀
    時間窗(Due-window)概念由到期日(Due-date)模型擴展而來,前者將交貨時間設置為一段時間,后者將交貨時間看作一個時間點,然而現實生活中許多交貨行為并不是瞬時完成的,因此時間窗模型會更貼合現實生活中的生產情況。在時間窗模型中,交貨時間早于時間窗開始時間會產生提前成本,例如倉儲、管理費用,交貨時間晚于時間窗會產生延誤罰金,甚至會產生影響企業信譽的隱形成本,在時間窗內完成的貨物不產生任何罰金。時間窗概念最早由 Anger 等(1986)提出,其目標是最小化時間窗外完成的工件數,  Krämer 等(1993)以最小化提前成本和延遲罰金為目標,分別研究了時間窗為決策變量和既定參數兩種模型,并為前者提供了一個O(nlog n) 的多項式算法,為后者提供了偽多項式動態規劃算法。Liman 等(1998)在 Krämer 等人的基礎上將規劃目標擴展為最小化提前成本,延后罰金,時間窗開始時間成本及時間窗尺寸成本之和,如今該目標被廣泛應用于時間窗模型中。在相同目標下,Mosheiov 等(2009)考慮將速率維修活動(Rate-modifying activity,簡稱 RMA)納入時間窗模型中,并給出了多項式時間算法。執行 RMA 需要占用機器一段時間,執行后可提升機器加工效率,除了安排最優工件序列及時間窗位置,還要求解出最適當的 RMA 位置。
    一般情況下,調度中訂單數或待加工工件數是固定已知的,而現實生活中制造商碰到自己無法完成的訂單是可以選擇外包加工的,例如出現模具不符,利潤不理想等情況,在這種情況下,最終加工的訂單數或工件數是需要討論的。調度領域中很多學者用工件拒絕定義訂單外包,因為在數學模型中,拒絕與外包都意味著企業自身不需要加工該訂單,并且需要支付額外的費用。早在 1996 年 Bartal 等(1996)便考慮了帶拒絕的平行機調度問題,每個工件都有其相應的拒絕成本,目標是最小化加工工件的制造期(maxC )和被拒絕工件的罰金,該文章考慮了離線調度和在線調度兩個版本。
    ................................
    第2章  相關理論介紹
    2.1  調度問題概念
    調度又稱為排序問題,指在一定機器環境中,受到某些約束的條件下,完成特定的任務,機器環境可以是單臺機器,多臺平行機,并行機等,約束條件可以是加工時間變動,資源分配,工件外包等,常見的任務目標有制造期,完工時間,調度作為一種決策過程,在生產和服務業中有著重要意義且被廣泛應用(Michael,2018)。調度問題分類可見表 2-1。

    工程碩士論文怎么寫
    工程碩士論文怎么寫

    本文中,我們的問題是確定的,靜態的,研究單機環境下工件各信息已知的調度問題。接下來,我們將介紹調度中常見的符號及其定義。
    ..........................
    2.2  符號及定義
    調度問題基本用三參數法來表示,三參數法最早由 Graham 等(1979)提出,形如?|?|? ,其中 ? , ? , ? 分別表示機器環境(Machine  environment),加工約束條件(Processing characteristics),和目標函數(Optimality criteria),這三種參數的不同組合可以表示不同的調度問題,接下來我們介紹調度領域中常見的機器環境,加工約束及目標函數。

    工程碩士論文怎么寫
    工程碩士論文怎么寫

    .........................
    第 3 章  相關新模型介紹及簡單問題求解 .................................... 21
    3.1  工件加工基于工件外包、位置、資源分配的調度問題 ....................................... 21
    3.1.1  引言 ................................. 21
    3.1.2  極小化最大完工時間及資源分配,外包成本 ............................ 21 
    第 4 章  考慮外包和維修活動的公共時間窗調度模型 ........................... 27
    4.1  引言 ........................................ 27
    4.2  問題描述 .................................... 27
    4.3  前提條件分析 ..................................... 31
    第 5 章  考慮外包和維修活動的松弛時間窗調度模型 ................................. 45
    5.1  引言 ............................................. 45
    5.2  問題描述 .......................................... 45
    5.3  前提條件分析 ................................. 48
    第6章  數據實驗
    6.1  算例介紹
    本章節將提供一個包含 7 個工件的算例來解釋前文給出的算法,我們將用 Python 去完成這一實驗過程。
    工件的原始加工時間,老化因子,正壓縮率,修正率,單位資源成本,外包成本以及線性資源分配下資源上限均列于表 6-1。

    工程碩士論文參考
    工程碩士論文參考

    生產過程中各成本為: 提前完工成本???? = 6,延誤成本???? = 25,時間窗開始時間成本???? = 8,時間窗尺寸成本???? = 10。我們設速率維修活動(RMA)的固定時長是 22,其惡化系數為 0.2,資源去量綱系數???? = 0.75。凸資源函數中的常數???? = 1。
    ..............................
    第7章  總結與展望
    7.1  研究總結
    本文提出了基于時間窗調度的新模型,為了貼近現實生活中的制造環境,我們做出了工件可以外包的假設,并考慮基于位置及工件本身的老化效應,管理者可以安排速率維修活動調整機器狀態,提升加工速率,同時可以為工件配置額外的資源,縮減工件加工時間。我們要聯合找到最優的企業內加工工件集合以及這些工件的最優排序,時間窗的位置(松弛時間窗模型下求公共流量),速率維修活動的位置以及企業內加工工件的資源配置,從而最小化時間窗下工件的提前成本,延誤罰金,時間窗開始時間成本及尺寸,資源配置成本以及外包成本之和。我們分別研究了公共時間窗和松弛時間窗兩種模型,其中公共時間窗中所有工件共用同一個時間窗,松弛時間窗中每個工件都有自己的時間窗,同時我們又將資源分配分為線性資源函數與凸資源函數分別研究,線性資源分配模型中工件加工時間隨分配的資源線性遞減,而凸資源函數可以反映資源分配的邊際遞減效應,這四種假設形成了本文四種模型,反映了準時制制造中不同的生產細節。
    本文首先對準時制背景環境做了大致分析,并通過國內外文獻綜述介紹了調度領域中時間窗模型,工件外包,以及影響工件加工時間的多種因素的研究發展,在此基礎上形成本文的研究框架與內容。我們在第二章介紹了有關調度的概念及基礎知識,算法復雜性相關理論,并介紹了指派問題與匈牙利算法,給出了匈牙利算法的算例解析,為后文相關分析技術做理論介紹,在第二章的基礎上,我們給出了與本文相關的簡單調度模型分析,我們研究了單臺機上考慮老化效應,資源分配以及工件可外包的調度模型  ,目標為最小化制造期( )maxC 及資源分配成本,外包成本,給出了模型的算法及分析,在第四章與第五章提出時間窗的模型,結合上一章中工件外包,老化效應,資源分配的因素,并考慮安排維修速率活動,形成本文重點研究的時間窗調度新模型,給出了相應的理論分析與算法設計,在第六章對這些模型進行算例求解,我們用包含 7 個工件的算例去分別演示文章提出的四個時間窗模型,分別為公共時間窗下考慮線性資源分配的模型,公共時間窗下考慮凸資源分配的模型,松弛時間窗下考慮線性資源分配的模型以及松弛時間窗下考慮凸資源分配的模型。我們通過 Python 實現對模型的建立以及算例求解,并在最終結果中得出相應的啟發與結論,以為現實中的生產調度工作提供建設性意見,提高制造業的生產柔性,縮減生產過程中的成本并保證效率。
    參考文獻(略)


    如果您有論文相關需求,可以通過下面的方式聯系我們
    點擊聯系客服
    QQ 1429724474 電話 18964107217
    在客厅看电视坐着进入
  • <noscript id="kik22"><noscript id="kik22"></noscript></noscript>
  • <noscript id="kik22"></noscript>