第11期 2016年11月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)11015403
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.11.041
No.11 Nov.2016
面向离散制造业的生产调度算法研究与系统设计
姜康，庄怀天，成凯
（合肥工业大学交通运输工程学院，合肥230009）
摘要：针对离散制造业的单件、小批量生产模式，分析其特点与企业需求，设计合理的系统流程和功能组成。构建以生产批次为单位的，基于时间和成本约束的多目标优化模型，利用改进的遗传算法求解调度模型的最优解。开发出符合离散生产模式的调度管理系统，通过实例验证其有效性及可行性。
关键词：遗传算法；时间和成本；设计开发；调度管理系统
中图分类号：TH162;TG65
文献标识码：A
Scheduling Algorithm Research and System Design for Discrete Manufacturing Industry
JIANG Kang, ZHUANG Huai-tian, XIAN Kai
( School of Transportation Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)
Abstract : On account of discrete manufacturing industry's single piece and batch production mode, the pa-per analyzed its characteristics and demand, and the system process and functional composition were de signed. Built multi - objective optimization mode in consideration of time and cost based on batch produc-tion, then used genetic algorithm to seek for the optimal solution. Exploited a scheduling management sys-tem which is fit for discrete industry, a example was taken to verify its validity and feasibility.
Key words: genetic algorithm; time and cost; design and develop; scheduling management system
0引言
车间计划与调度是企业车间管理的重点和难点，
良好的计划与调度系统对缩短生产周期，提高经济效益十分有效12]。近年来，越来越多的企业和学者投人大量的精力来研究车间调度。目前，研究方向主要分为两个方面：一个就是调度系统的设计开发；另一个主要集中在调度模型的建立及调度算法的改善。如邵佳楠等在我国中小型离散制造业基础上，研究适用的车间生产调度模式3；季鑫等人着重分析调度系统的结构、需求和功能组成，对系统的关键技术进行了深入的研究14}；金峰等对生产调度的问题及解决方法做出了系统的归纳总结[3]。在调度模型及算法设计方面成果突出，如李京生等人在云制造技术面向服务思想的启发下，构建了基于动态资源能力服务的分布式协同调度并取得了良好的效果6}；崔维伟等人综合考虑生产调度与设备维修，构建了基于周期性维护的最大加工时间最短的数学模型[79]。
目前对流程工业及大批量生产的调度系统研究已经非常成熟了，但对于离散企业的调度问题，还一直是难点。本文通过计划管理的分批操作实现单件小批量
收稿日期：2016-01-08
生产，将处理后的小批量作为整体进行生产调度，并建立基于时间和成本的调度模型，通过遗传算法优化目标函数。最终设计开发出能够适应于单件小批量生产模式的调度系统。
1系统整体设计 1.1系统需求分析
离散制造业由于其特有的生产模式，使其在计划制定与车间调度方面还存在许多问题。此外，车间生产现场的多变性也增加了调度执行的难度，所以在采用计算机调度的同时还应保留计划员工的经验操作。对超期的生产计划，系统应能够提供在更改车间及设
备生产日历的前提下进行重调度 1.2系统流程设计
根据企业生产实际，详细设计任务指派子模块的实现流程：同时生产现场变化多端，没有任何一种计算机调度算法可以完全取代员工的作用，而且完全依赖计算机的调度并不能满足生产实际。综合考虑，本系统的主要流程如图1所示。
*基金项目：国防基础科研重大项目资助（A1120131044）；国防技术基础项目资助（JSBZ2014210A005，JSBZ2014210b007）
作者简介：姜康(1974一），男，山东文登人，合肥工业大学副教授，研究生导师，研究方向为数字化设计与制造、信息与控制；通讯作者：怀天
(1982），男，安微缩州人，合肥工业大学硕士研究生，研究方向为数字化设计与制造，（Email）zhuanghuaitian@126.com。万芳数据