【毕业设计】柔性制造系统中机床调度优化研究毕业设计说明书

尤其是近年来，国外些工业技术比较发达的国家为进步提高劳动生产率，降低生产成本，缩短产品的生产周期以增强产品更新换代和产品市场竞争力，所以柔性制造企业对调度优化的要求越来越高，由此带动的学术界对该问题的研究也越来越多。

由于调度问题的复杂性，不同的研究者提出不同的算法和优化过程，最初是集中在整数规划，仿真和简单的规则上，随着各种新的交叉学科和优化技术的建立和发展，出现了很多智能调度优化的方法，如神经网络，模拟退火法，遗传算法，禁忌搜索法等，使调度问题的方向向多元化方向发展。

在未来的发展中，如何在先进的柔性制造系统中实现各生产环节调度的实时性和高效性，确定简洁实用的算法将是重中之重。

目前对物料运送车辆的调度和对仓库的调度的研究非常多，而机床的调度相对薄弱，主要是通过些经典的排队算法的简单应用。

但机床在整个加工环节对整个系统效率的影响又是最大的，所以本课题将寻找简单实用可行的种调度算法以提高系统的加工效率。

为解决存在的问题，对调度问题的研究主要有以下几种发展趋势调度算法和调度系统的深入研究和开发目前对调度算法和调度系统的研究己取得很大进展，但由于调度问题的性质而不可能在短期内取得突破性进展，这就要求人们进步拓宽研究范围和思路，在原来调度算法的基础上继续寻找可行的能够获得最优解而且求解速度快的调度算法。

基于人工智能计算智能和实时智能的调度算法将会是未来调度算法的主流。

调度专家的作用问题研究调度专家具有丰富的经验，纯粹的自动调度是不现实且很难实现的。

因此，具有最终决策职责的调度专家的重要作用在任何时候都不能忽略。

所以研究调度专家的作用以及如何与调度系统的协调等问题也是个重要的研究方向。

多种调度方法的结合研究目前许多新的算法应用于调度领域，但由于需要特定的应用环境，所以就出现了调度理论和实践的不致性。

因此，集成各种调度算法求解生产调度问题充分发挥各种调度算法自身的优势，是今后研究和解决实际调度问题的重要方向之。

总之，车间调度领域的研究，随着科学的进步发展，必然朝着集成化柔性化，多标准化动态实用化高层次优化方向发展。

本课题主要研究内容和设计任务本课题主要是运用生产调度相关知识来解决机加工车间的机床调度优化问题。

本课题的设计任务是分析机床的各种主要工作情况及设备状态，对应的设计调度算法，要有评价方法对调度效果作出评价利用仿真软件进行算法优化的仿真论证或寻找其他的论证方法。

本文的主要内容是主要针对机床调度问题的调度方法进行研究，并运用遗传算法对调度问题进行优化，寻求最佳调度方案。

本文共分五章第章首先提出通过引言提出课题研究的目的和意义然后进步介绍了中机床调度问题的研究现状，研究方法，存在的问题及发展趋势最后给出课题的主要工作及内容。

第二章首先阐述了调度的相关理论然后对调度问题进行分类和总结其特点，说明在实际调度问题中需要调度的方面其次对调度算法进行归类，并分别描述各算法的基本思想和特点。

根据调度问题选择遗传算法，并对遗传算法的基本理论和操作步骤进行描述。

为下文的实例做理论铺垫。

第三章依据上述的调度和遗传算法基本理论，分静态和动态分别应用遗传算法进行调度，并给出实例。

第四章给出基于遗传算法进行调度的实例，并根据所给的实例进行编程，验证算法的可行性和调度后起到的优化作用。

第五章结论与展望第二章调度与遗传算法相关理论调度的定义机床调度可以描述为若干个任务在些机器上进行加工，如何按时间对机器和工序等进行安排，使些目标函数，例如产品制造时间或者成本等达到最优。

在定的约束条件下，调度的目标是将生产合理地安排到各机床，并合理安排作业的加工次序和加工开始时间，同时优化些性能指标。

机床调度目标是在满足系统约束条件下，依据反映了客户需求和市场需求的生产计划合理安排各加工任务的实施时间及使用的设备，为生产线上的各台设备和各个工件形成可行的加工安排，并尽可能优化系统的性能指标，最佳地安排与组织生产，为企业带来显著的经济效益。

机床调度问题般可以描述为个工件在台机器上加工，个工件道工序，每道工序可以在若干台机器上加工。

每台机器在每个时刻只能加工个工件的道工序，而且只能在上道工序加工完成后才能开始下道工序的加工。

机床调度问题是根据加工对象的加工需求，运用不同的调度决策规则和优化算法，规划系统的加工事件，并根据系统动态仿真运行的结果或者优化结果形成最佳的生产加工顺序，同时实现设备集和任务集的合理最优化结合。

调度的特点是多个工件在有限的机器上加工，每台机器在切换不同的工件生产时需要定的准备时间。

调度的决策内容包括分配决策工件的加工顺序和时间决策工件各工序的加工时间以及路径决策工件各工序的加工设备的分配。

调度问题的描述和分类生产调度问题是类典型的实际调度问题，它很早就受到了生产管理者们的关注，但那时还没有进入到理论研究的阶段，只是些简单的思想，也没有被广泛的应用到实际中。

那时人们主要关注的问题是如何分配工作以及哪些操作者能够胜任这样的工作。

起初人们主要从应用数学的角度来研究调度问题，调度问题通常被定义为对种资源进行分配来执行种任务，也就是对零件进行排序的问题。

如提出了使用可视化的图标来表示生产的进度状况，阐述了种机械的调度技术。

而在后来的生产中，针对先进制造系统，调度问题被更为具初始化选择交差变异最小值是，输出结果急件到来取消订单设备故障由语言输出结果得到最佳工序调度方案，从而实现各工序之间的顺序加工，上文所举的动态事件调度方案得到优化，与未调度之前相比，提高了机床的利用率，缩短了加工时间，工作效率得到很大的提升。

第五章全文总结与展望全文总结机床调度是实现车间作业合理化自动化和集成化的重要环节，对缩短产品在车间的流动时间保证准时交货减少在制品库存等具有重要意义，也是提高企业生产效益的关键。

本文针对机床调度问题的调度方法进行了研究，主要研究内容和结论如下在研究与遗传算法特点的基础上，给出了本文在进行基于遗传算法进行调度所采用的编码方法。

该编码方法，采用自然数编码，自然数的组合排序作为基因代码，染色体中每个基因表示道工序，染色体表示了工件的加工顺序染色体编码的长度等于所有待加工工序数的总和。

这种编码方法简单容易理解，进行遗传操作方便。

利用计算机随机法，获得了基于工序编码方法的初始群体的生成方法。

该方法克服了主观因素的影响，提高了初始群体的生成效率。

遗传算子采用最优优先的比例选择法，既避免了最优个体被漏选的可能又能保证算法在全局中寻优交叉算子采用基于线性顺序的方法，此交叉过程简单且容易实现，并能够获得性能良好的个体，能够提高进化群体的多样性变异算子采用交换基因的方法。

针对交叉变异操作会破坏编码的合理性，对交叉变异操作后的个体设计了修正策略。

考虑三种动态事件，采用自适应遗传算法对动态问题进行了重调度，研究了动态调度问题。

通过对动态调度策略的分析，结合周期调度和事件驱动调度这两种调度方法的优点，给出了本文有关的动态调度策略混合调度策略并根据此策略给出用事件驱动的重调度方法对急件到来机器故障和订单取消的三种常见的动态事件进行加工控制，以保证系统的持续性。

应用该策略对实例进行了调度仿真，效果较好。

展望本文对调度问题控制方法的研究以及运用自适应遗传算法对其进行优化的研究，为机床调度问题的解决提供了定的方法基础和理论依据。

但是调度问题是面向应用的实际问题，所以对该问题的研究作者认为以下方面的研究对解决机床调度问题将是有效的并且是今后的研究热点。

理论和实践的紧密结合在调度理论和实际应用之间还存在着很大的距离，为了更好地在企业中应用，需要计算机专家调度专家和现场调度员进行紧密的合作，研究并开发面向实际生产调度的理论和应用软件。

优先选取智能调度方法基于人工智能计算智能和实时智能的智能调度方法己显示出它的优越性，应该优先选取这些方法，如实时模糊神经网络遗传算法等。

当然也不排斥与其他方法起使用。

加强基于反馈控制的实时调度方法在生产调度领域的研究和应用日前基于反馈控制的实时调度方法的研究还主要集中在处理器调度方而，对其在生产调度领域的应用研究还基本没有，需要在这方而开展些有价值的研究，以最终应用到实际生产调度中。

结束语经过了将近三个月的学习和设计，我终于完成了这篇名为柔性制造系统中机床调度优化研究的论文。

从开始接到课题，到思路的形成，再到论文的完成，每步对我来说都是新的尝试和挑战，这也是我在大学生涯中完成的最大项目。

在这段时间里，我学到了很多知识，也得到了很多感受。

从对这个课题无所知的状态中，我开始了不断地的学习与尝试，查阅了相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己稚嫩的作品步步完善起来，每步改进都是我的成功，是我的收获。

虽然我的论文仍存在不足之处，但我可以自豪的说，这里的每个字都是我的劳动，是我的心血。

这次做论文的经历也让我受益匪浅，我感受到做论文是真真正正用心去做件事情，是真正自己学习和研究的过程。

希望这次的经历在我以后的生活中能够不断激励我前进。

毕业论文完成同时预示着四年的大学生活已经走进尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽得难舍与眷恋。

回首四年，取得了些许成绩，生活和学习中有快乐也有辛酸。

想起每位老师对我的教诲关心和爱护，想起与每位同学的美好记忆。

我想这四年的生活将成为我人生最美好的篇章。

致谢经过半年的时间，本次毕业设计已经接近尾声，这次设计，也是大学阶段的最后次设计，毕设就要结束了，在这里我感谢所有那些在我们遇到困难时给予我帮助的老师和同学们。

本人在完成毕业设计期间，得到了边培莹老师的悉心指导和无私帮助。

本文的研究工作是在边老师的指导下完成的，从论文的选题到学士学位论文的撰写，每个环节都凝聚了导师的心血和汗水。

在毕业设计期间，老师教给我的不仅仅是书本知识，更教给了我们分析问题解决问题的能力，并以自己的模范行为为学生树立了人生的榜样，使我们建立起工作的责任感和强烈的事业心。

这切都将是我生以此自勉催人奋发的宝贵财富。

老师渊博的学识严谨的治学态度创造性的思维方法丝不苟的敬业精神给我留下了难以忘怀的印象，并将成为我以后学习工作和生活中宝贵的精神财富。

我在设计时有许多考虑不周全的地方，如果没有指导