试验研究
现代制造工程( Modern Manufacturing Engineering
2012年第3期
仿真优化在制造系统生产调度中的研究进展
马文强,杜子平,李东坡
(天津科技大学经济与管理学院,天津300222)
摘要:在阐述了生产调度概念、分类和仿真优化基本原理、方法的基础上,介绍了国内外仿真优化技术在制造系统生产
调度中的应用概况、研究成果,并分别进行分析,指出目前制造系统仿真优化研究中存在的问题以及主要发展趋势。
关键词:制造系统;生产调度;仿真优化
中图分类号:TP391文献标志码:A文章编号:1671-3133(2012)03-0010-05
Advances in simulation optimization in production
scheduling of manufacturing system
Ma Wenqiang, Du Ziping, Li Dongpo
(College of Economics Management, Tianjin University of Science &Technology, Tianjin 300222, China
Abstract: Based on the conception of production scheduling, classifies principle and approach of simulation optimization, research
results and application of simulation enlo in production scheduling of manufacturing system were introduced. A brief com
parative analysis between foreign and domestic study progress in simulation was given, and the future research trends were presen
ted and analyzed
Key words: manufacturing system; production scheduling; simulation optimization
1生产调度的定义和分类
本的最优化。
1.2生产调度分类
1.1生产调度问题概念
生产调度问题的分类方法很多,主要有以下儿
调度问题可以描述为:在某一时间期限内分配种:1)根据加工系统的复杂度,生产调度可以分为单
组机器来执行生产订单任务
机调度、Job-shop调度、Fow-shop调度、Open-shop调
针对当今先进制造模式,可以把生产调度定义得度、多机器并行加工(K- machine in parallel)调度等儿
更详细一些:生产调度是针对一项可分解的生产任个基本类型34。2)根据优化准则,生产调度可以分
务,探讨在尽可能满足约東条件(如交货期、工艺路线为基于代价和性能的调度两大类。3)根据生产环境
和资源情况等)的前提下,通过下达生产指令,安排生的特点,可将调度分为确定性调度和随机性调度。
产任务的组成部分(操作)使用哪些资源、生产任务的4)根据加工任务或被加工工件的特征,可将调度分为
加工时间及加工顺序,以获得生产任务执行时间或成静态调度和动态调度。
本国家自然科学基金项目(710711)1;天津市“五个一批”人オ基金项目
4]邓杰,陈锐,水轮机叶片测绘数据的三维CAD绘型[].水
利水电技术,2009(11)
作者简介:张永贵,博士,教授,主要从事机器人复杂曲面加工方面的研究。
5]廖平,高晓毅,王建录,等.燃气轮机透平叶片截面形状重
雷晓敏,通讯作者,士研究生。研究方向:机器人数控加工
构技术研究[].现代制造工程,2010(9).
及基于力学、材料学原理的误消除。
[6]吴明友.UGNX6.0中文版数控编程[M].北京:化学工业E-mail.xbox@163.com
出版社,2010
收稿?期:2011-08-29
万方数据
马文强,等:仿真优化在制造系统生产调度中的研究进展
2012年第3期
2仿真优化
用。启发式方法则可以避免非启发式方法的弊端,除
此之外,它还可以实现全局优化,并且能够解决离散
传统的优化技术是通过建立问题的解析模型,利定性次策变量问题。
用优化方法进行求解,通常可以求得问题的最优解,
随着各种新的相关学科与优化技术的建立和发
但由于实际问题的复杂性和随机性,很难建立精确的展,基于人工智能、计算智能和实时智能的各种调度
解析模型。从现有的文献来看,对车间生产调度进行方法已经成为生产调度的主要方法。
建模可归结为四种类型:基于图与网络进行建模、
基于控制论进行建模、基于数学规划进行建模和基于
生产调度中仿真优化研究的进展
仿真方法进行建模。由于仿真方法基于可视化动态3.1国内研究进展
建模技术,不单纯追求系统的数学模型,它侧重于对
991~1992年,伍燕芳等人3提出基于 Petri网
系统中运行的逻辑关系的描述,而且与数学规划采用的柔性制造系统的生产调度决策与仿真。在Peti网
全局的并且经常是简化的视图相比,它对所有分配、建模的基础上,通过反复仿真实验,对比不同调度规
排序和时间选择决策的结果进行局部分析,通过分析则、不同调度方案下,系统加工性能、加工设备性能、
能够对生产调度方案进行比较评价,并选择效果最优工件性能和物料输送系统性能这四类性能评价指标,
的生产调度方法和系统动态参数?,因此逐渐适成了来谋求良好的生产调度方案;并且通过改变各种调度
21世纪企业生产调度发展的新趋势。
决策、运输工件小车速度和刀具配置数,探讨不同的
2.1仿真优化原理
决策方案对系统性能的影响程度。
仿真优化的基本原理是利用仿真模型代替解
1995年,黎志成等人提出了综合面向对象方法
析模型的目标函数和约束条件,由优化算法产生初始专家系统和模拟技术的厂级生产作业计划专家模拟
解(决策变量),然后将其输入到仿真模型中,仿真运系统。文中首先提出了面向对象的生产作业计划编
行结東,输出一个或多个响应值(性能指标),将其反制方法,克服了传统的生产作业计划集中式管理适应
馈到优化算法中,作为优化算法确定新一轮搜索方向性差的问题,并根据此编制方法,运用GURU专家系
的依据,并将搜索结果重新输入仿真模型中。上述过统开发工具,利用 TURBO C++和 SIMAN模拟语言,
程反复进行,直至满足预先设定的终止条件。常见的开发了系统原型。
仿真优化模型?如图1所示。
2002年,郭颜军等人针对生产调度过程中多
输入(决策变量)
仿真模型人出(性能指标)
日标特点,利用AHP法及模糊集成决策论,分析机床
选择及分派规则组合对生产系统性能指标的影响
满足繁Y、优化
文中首先对制造调度系统进行建模,对工件投放规则
止条件
果
及机床选择规则进行分析分类;然后利用仿真的方法
优化算法
求得各调度方案的相关数据,再用AHP法求得评价指
标的重要度排序;最后利用模糊理论对各评价对象进
图1仿真优化模型
行综合评价,求出最优结果
2.2与仿真相结合的优化方法
2003年,郑锋以混合型企业为背景,对混合型
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