置换流水车间调度问题的MATLAB求解

物流运筹实务课程设计

题目：置换流水车间调度问题的MATLAB求解置换流水车间调度问题的MATLAB求解

目录

一、前言 (5)

二、问题描述 (6)

三、算法设计 (7)

四、实验结果 (15)

摘要

自从Johnson 1954年发表第一篇关于流水车间调度问题的文章以来．流水车间调度问题引起了许多学者的关注。安排合理有效的生产调度是生产活动能井然有序开展，生产资源得到最佳配置，运作过程简明流畅的有力保证。流水车间调度问题是许多实际流水线生产调度问题的简化模型。它无论是在离散制造工业还是在流程工业中都具有广泛的应用。因此，对进行研究具有重要的理论意义和工程价值。流水线调度问题中一个非常典型的问题，而置换流水线调度问题作为FSP问题的子问题，是一个著名的组合优化问题。该问题是一个典型的NP难问题，也是生产管理的核心内容。随着生产规模的扩大，流水线调度问题的优化对提高资源利用率的作用越来越大，因此对其研究具有重要的

理论和现实意义。

关键字：流水车间，单件小批量生产，jsp模型，Matlab

前言

企业资源的合理配置和优化利用很大程度上体现在车间一层的生产活动中,所以加强车间层的生产计划与控制一直在企业生产经营活动中占有十分重要的地位。车间生产计划与控制的核心理论是调度理论。车间调度问题是一类重要的组合优化问题。为适应订货式、多品种、小批量生产的需要,引进了置换流水车间调度概念。在置换流水车间调度优化后,可以避免或大大减少流程工作时间、提高生产效率。因此,研究成组技术下车间调度问题是很有必要的。生产调度，即对生产过程进行作业计划，是整个个先进生产制造系统实现管理技术、优化技术、白动化与计算机技术发展的核心。置换流水车间调度问题是许多实际生产调度问题的简化模型。生产计划与调度直接关系着企业的产出效率和生产成本，有效的计划与调度算法能最大限度地提高企业的效益。调度问题是组合优化问题，属于NP问题，难以用常规力一法求解。随着制造业的快速发展，大规模定制生产、全球化制造等思想的提出，使车间调度问题呈现出以下的新特点:约束条件多，时间复杂度高，空问复杂度高。这将导致在许多情况下，求解所建立的数学模型的快速性无法满

则 C max =)

,(c n

m j 二、算法设计(一)

假设工件在机器上的加工顺序是相同的，同时假定各工件准备就绪，机器一开动就投入生产，开工时间为0，则最大完工时间等于最大流程时间。同时3台机器以上的流水车间调度是NP 难问题，所以本文只考虑了2台、3台机器的情况，解决3台机器以上的问题方法也可运用人工智能算法，解的质量更高，但因该类算法需良好的软件编程能力，故本文不加探究。n 个工件在m 台机器上的加工顺序相同。工件在机器上的加工时间是给定的。问题的目标是求n 个工件在每合机器上的最大完工时间等于最大流程时间。这种流水线调度问题要在满足以下两个约束条件的前提下，使得加工完所有的工件所花的时间尽可能地少：

1、工件约束

每个工件在每台机器上恰好加工一次，每个工件在各机器上加工顺序相同。不失一般性，假设各工件按机

器1至m 的顺序进行加工。各工件在各机器上的加工时间已知。

2、机器约束

最优排序为13 4 12 6 7 10 1 14 8 9 3 11 25

min(Cmax)= 8423

2、甘特图如下所示：

四、流水线型车间作业调度问题遗传算法MATLAB源码

流水线型车间作业调度问题可以描述如下：n个任务在流水线上进行m个阶段的加工，每一阶段至少有一台机器且至少有一个阶段存在多台机器，并且同一阶段上各机器的处理性能相同，在每一阶段各任务均要完成一道工序，各任务的每道工序可以在相应阶段上的任意一台

机器上加工，已知任务各道工序的处理时间，要求确定所有任务的排序以及每一阶段上机器的分配情况，使得调度指标(一般求Makespan)最小。

下面的源码是求解流水线型车间作业调度问题的遗传算法通用MATLAB源码

function [Zp,Y1p,Y2p,Y3p,Xp,LC1,LC2]=JSPGA(M,N,Pm,T,P)

% 输入参数列表

% M 遗传进化迭代次数

% N 种群规模(取偶数)

% Pm 变异概率

% T m×n的矩阵，存储m个工件n个工序的加工时间

% P 1×n的向量，n个工序中，每一个工序所具有的机床数目

% 输出参数列表

% Zp 最优的Makespan值

% Y1p 最优方案中，各工件各工序的开始时刻，可根据它绘出甘特图

% Y2p 最优方案中，各工件各工序的结束时刻，可根据它绘出甘特图

% Y3p 最优方案中，各工件各工序使用的机器编号

% Xp 最优决策变量的值，决策变量是一个实数编码的m×n矩阵