一种车间生产调度仿真的优化方法

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一种求解不确定作业车间调度问题的随机仿真优化方法

一种求解不确定作业车间调度问题的随机仿真优化方法
王荪馨;李言;张燕荣;淮文博
【期刊名称】《机械科学与技术》
【年(卷),期】2015(034)008
【摘要】针对以工件提前/拖期惩罚成本期望值最小化为目标函数、且工序加工时间不确定条件下的作业车间调度问题,将宽度-深度(BD)仿真量全局优化分配机制嵌入至进化序优化(ESOO)算法框架的粗糙仿真评估阶段.宽度仿真量分配用以调整样本数量,并利用进化算法进行调度解的样本取样和迭代优化;而深度仿真量分配则是利用最优计算量分配技术,依据当前种群中个体的均值和方差进行仿真量的自适应分配.最后通过标准调度测试算例验证了ESOO-BD随机仿真优化方法的可行性和有效性.
【总页数】6页(P1211-1216)
【作者】王荪馨;李言;张燕荣;淮文博
【作者单位】西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安710048;西安理工大学高等技术学院,西安710082;西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安710048;西安理工大学高等技术学院,西安710082;西安理工大学高等技术学院,西安710082
【正文语种】中文
【中图分类】TH18
【相关文献】
1.工时不确定条件下基于改进遗传算法的柔性作业车间调度问题的区间数求解方法[J], 陈宇轩
2.一种作业车间调度问题的Hopfield神经网络优化方法 [J], 杜福银;徐扬;卢明立;程林章
3.工序加工时间不确定条件下作业车间调度问题的区间数求解方法 [J], 杨宏安;王周锋;吕阳阳;席志成;王宏浩
4.用遗传算法求解一类不确定性作业车间调度问题 [J], 乔威;王冰;孙洁
5.求解动态随机综合运输问题的仿真优化方法 [J], 林健
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工业生产过程模拟仿真及优化方法开发

工业生产过程模拟仿真及优化方法开发工业生产过程模拟仿真及优化方法的开发，是现代制造业中的重要课题。

通过模拟仿真和优化方法，可以帮助企业准确评估生产过程中的关键指标，优化生产流程，提高生产效率和质量。

一、工业生产过程模拟仿真方法的开发1. 离散事件仿真（DES）方法：离散事件仿真是工业生产过程模拟的一种常用方法。

它基于事件触发方式，模拟系统中的各个事件和其相互关系，以求得最终的仿真结果。

开发离散事件仿真方法，需要建立准确的系统模型，并选择合适的仿真工具进行模拟。

2. 连续系统仿真方法：连续系统仿真是在时间上连续的仿真方法，适用于连续型生产过程的模拟。

通过建立数学模型，利用数值计算的方法求解微分方程，可以获取系统在不同时间点的状态变化和输出结果。

3. 混合仿真方法：混合仿真方法结合了离散事件仿真和连续系统仿真的优点，适用于同时包含离散事件和连续系统的生产过程。

该方法可以更精确地模拟和优化工业生产过程的运行。

二、工业生产过程模拟仿真方法的应用1. 生产能力评估：通过模拟仿真方法，可以对生产过程中的各个环节进行模拟，并对生产能力进行评估。

基于仿真结果，企业可以合理规划生产流程，提高产能，降低生产成本。

2. 生产调度优化：通过模拟仿真，可以模拟不同的生产调度策略，并评估其对生产效率和交付能力的影响。

以此为基础，优化生产调度方案，实现生产过程的高效运行。

3. 资源利用优化：模拟仿真可以帮助企业合理配置生产资源，优化物料存储和生产设备的使用。

通过精确模拟生产过程中的资源使用情况，可以有效减少资源浪费，提高资源利用效率。

三、工业生产过程优化方法的开发1. 数据分析与预测：通过对生产过程中的关键数据进行分析和预测，可以及时发现问题和瓶颈，并提出优化建议。

数据分析和预测的方法包括统计分析、时间序列分析、模型预测等。

2. 优化算法开发：针对不同类型的生产过程，可以开发相应的优化算法。

优化算法可以通过最小化成本、最大化利润或平衡多个指标来实现生产过程的优化。

基于Plant Simulation的车间调度优化仿真

第42卷第1期2021年02月长春工业大学学报Journal of Changchun University of TechnologyVol42No1Feb2021D0I：10.15923/22-1382/t.2021.1.10基于Plant Simulation的车间调度优化仿真于佳乔张孜毅，李岩*(长春工业大学电气与电子工程学院,吉林长春130012)摘要：采用多品种小批量订单任务模式，以智能车间完成订单任务时间最短为目标，通过Plant Simulation仿真平台搭建模型，验证基于遗传算法的任务排序方法。

首先，对车间整体布局进行分析，实现仿真平台映射；其次，应用遗传算法实现最优的排产方式；最后，通过对比Plant Simulation与MATLAB两个仿真平台优化结果得出结论。

关键词：排列方式；仿真优化；遗传算法；Plant Simulation仿真平台中图分类号：TP319文献标志码：A文章编号：16741374(2021)01005306Research on optimization of job shop schedulingoptimization simulationYUJiaqiao,ZHANG Ziyi,LI Yan*(School of Electrical&Electronic Engineering,Changchun Universty of Technology,Changchun130012,China)Abstract：For the shortest time to complete the order task in an intelligent workshop,we build a model through Plant Simulation platform with multi-variety and small batch order task mode to verify ataskscheduling methodbasedongeneticalgorithm.Firstly，theovera l layoutofthe workshopis analyzed and mapped in the platform,then the genetic algorithm is applied to optimize the scheduling mode.The results in both the Plant Simulation and MATLABE are compared.Key words：arrangement；simulation optimization；genetic algorithm；Plant Simulation simulation platform.o引言随着经济环境的发展，以及计算机和自动化技术的普及，形成了以信息控制系统、车间生产系统、智能AGV搬运系统综合连接起来的柔性生产系统。

关于车间调度优化问题的仿真与设计

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｌｆｅｘｉｂｌｅｊｏｂ—ｓｈｏｐｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ．Ｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｓｏｌ — ｖｉｎｇｔｈｅｄｅｉｆｃｉｅｎｃｙｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｊｏｂ— ｓｈｏｐｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｏｆ
ｄｕｅｄａｔｅｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｏｓｔｓ，ａｎｄａｍｕｌｔｉａｄａｐｔｉｖｅｉｍｍｕｎｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｎｔｈｅｉｎｉ — ｔｉａｌｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ，ｍｕｈｉｐｌｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｅｖｏｌｖｉｎｇｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｃａｌｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｉｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｕｓｅｄｉｎｉｍｍｕｎｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｖａｃｃｉｎｅｉｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙｄｙｎａｍｉｃａｄａｐｔｉｖｅｓｔｒａｔｅｇｙ，ａｎｄｔｈｅｅｆｉｆ — ｅｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅａｌｇｏｉｒｔｈｍｉｓｅｎｈａｎｃｅｄ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｍｏｒｅｌｆｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎｄａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ — ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｉｒｔｈｍｈａｓｆａｓｔｓｅａｒｃｈｓｐｅｅｄａｎｄｓｔｒｏｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ

分布式车间生产维修联合调度仿真优化方法

分布式车间生产维修联合调度仿真优化方法
叶飞;李梓晴;赖李媛君
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2022(34)4
【摘要】分布式车间生产调度是企业实现高效生产的一个核心问题,而预防性维修作为保证车间设备安全性和可靠性的重要手段,应纳入生产决策的范围。

针对设备维修导致的生产延迟问题,提出了一种辅助校正的仿真优化方法,建立了联合生产和预防性维修调度问题的数学模型和仿真模型,将基于序列交换的遗传算法与仿真校正的优化方法相结合,形成了快速仿真优化方案。

实验结果表明:所提出的辅助校正的仿真优化方法能够有效提高不确定性场景下的决策可行性和鲁棒性。

【总页数】12页(P688-699)
【作者】叶飞;李梓晴;赖李媛君
【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院;中国科学院大学应急管理科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.半导体可重入作业车间调度与设备预维修联合优化研究
2.关于生产车间作业优化调度效率仿真研究
3.面向多目标决策的车间生产调度仿真与优化
4.一种车间生产调度仿真的优化方法
5.半导体可重入作业车间调度与设备预维修联合优化研究
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基于计算机仿真的车间优化调度方法研究

基于计算机仿真的车间优化调度方法研究随着科技的发展，计算机的应用越来越广泛，其中之一便是计算机仿真技术。

这项技术可以让我们在计算机上模拟出实际场景中的各种情况，进而进行优化调度。

针对车间生产调度而言，可以利用计算机仿真技术来优化车间的流程和生产效率，提高企业的经济效益。

在车间中，生产订单的数量、种类和完成时间是非常重要的因素。

因此，首先需要通过计算机仿真技术来模拟这些生产订单的情况。

通过模拟出不同生产订单的需求，可以轻松地确定生产流程和时间，并全面掌握车间的生产情况。

然后，针对车间中的生产机器和设备，需要进行模拟并考虑优化。

通过模拟各设备的使用情况和产生的效果，可以更好地安排机器的使用时间和维护周期，从而优化车间的机器设备运作效率。

在车间生产调度过程中，人员的使用也是非常重要的。

因此，在进行计算机仿真时，还必须考虑人员分配情况和生产订单的数量。

通过模拟各种生产订单和人员的分配情况，可以更好地轮班计划和人员安排，从而达到优化车间效率的目的。

同时，在车间生产调度中，还需要考虑到各生产机器和设备之间的交互情况。

通过计算机仿真，可以模拟各生产机器和设备之间的协调关系，更好地了解每个生产工序的时间，从而协助优化车间的生产流程。

最后，针对车间中的质量管控和物流运输问题，也可以利用计算机仿真技术进行优化。

通过模拟出生产过程和各种物流情况，可以更好地安排物资和生产计划，同时还能够对车间的产品质量进行严密的监管。

总之，基于计算机仿真的车间优化调度方法，可以帮助车间优化生产流程和效率，提高企业的经济效益。

在进行计算机仿真时，需要不断探讨和研究，才能够更好地应用到实际生产中去。

基于仿真模型的生产调度优化研究

基于仿真模型的生产调度优化研究生产调度是制造企业中至关重要的一环，直接影响到生产效率和成本控制等方面。

而基于仿真模型的生产调度优化研究，旨在利用仿真模型来模拟和优化生产调度过程，以提高生产效率和资源利用率。

本文将探讨基于仿真模型的生产调度优化研究的方法和应用。

首先，基于仿真模型的生产调度优化研究需要建立一个真实可靠的模拟环境。

这个模拟环境包括制造设备、生产线以及相关的系统和流程等。

通过收集和分析实际生产数据，可以对模拟环境进行合理的参数设定，使得模型能够准确地反映出实际生产过程中的各种因素和约束条件。

其次，基于仿真模型的生产调度优化研究需要制定合理的调度策略。

调度策略是指在给定的资源和约束条件下，对生产任务进行合理的安排和分配的方法。

传统的调度策略通常是基于经验和启发式算法，但是这些方法难以处理复杂的生产调度问题。

基于仿真模型的生产调度优化研究可以通过多次模拟和优化，找到最佳的调度策略。

通过模拟不同的生产条件和任务分配方案，可以评估不同策略的性能，进而选择最优的调度策略。

第三，基于仿真模型的生产调度优化研究需要考虑不同的性能指标。

生产调度的目标通常是最大化生产效率和资源利用率，同时保证生产任务的准时完成。

为了评估并优化调度策略，在仿真模型中需设定合适的性能指标，如生产效率、物料流动时间、设备利用率等。

通过对这些性能指标的追踪和分析，可以评估不同调度策略的优劣，进而进行优化。

最后，基于仿真模型的生产调度优化研究需要注意实际应用的可行性。

虽然仿真模型可以在理论上得到最优的调度策略，但是在实际生产环境中，可能会有一些不可预见的因素和随机事件的干扰。

因此，在研究过程中，需要充分考虑这些因素，并对模型进行合理的修正。

此外，研究结果的实施应该具有可行性和可操作性，需要考虑到实际生产中的各种限制条件和实施难度。

总之，基于仿真模型的生产调度优化研究可以在提高生产效率和资源利用率方面发挥重要的作用。

通过建立真实可靠的模拟环境、制定合理的调度策略、考虑不同的性能指标以及关注实际应用的可行性，可以有效地优化生产调度过程，提高制造企业的竞争力。

基于Flexsim的作业车间调度优化研究

基于Flexsim的作业车间调度优化研究
作业车间调度优化是制造企业关注的一个重要问题，目的是提高生产效率、降低生产成本，提升企业的竞争力。

Flexsim是一种常用的仿真软件，可以用于作业车间的建模、仿真和优化。

作业车间调度优化研究主要包括以下内容：
1. 建立作业车间模型。

通过Flexsim软件建立作业车间模型，包括车间设备、生产工艺和工人等。

模型应该能够反映实际的生产环境和生产过程。

2. 收集数据和参数。

数据和参数包括生产计划、生产能力、设备利用率、工人效率等。

这些数据和参数可以通过实际生产、工艺流程图和操作记录等方式获得。

3. 优化调度算法。

可以采用遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法等优化算法，根据作业车间的优化目标，如最小化生产时间、最大化生产效率等，优化作业车间的调度。

4. 仿真和测试。

通过Flexsim软件进行仿真和测试，验证各种调度算法的效果，并找出可能存在的问题和改进点。

5. 结果分析和总结。

根据仿真和测试结果，分析各种调度算法的优劣，总结经验和教训，提出相应的改进措施和建议，为企业的生产调度提供借鉴和指导。

综上所述，基于Flexsim的作业车间调度优化研究可以帮助企业提高生产效率和降低生产成本，增强企业的竞争力。

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一种车间生产调度仿真的优化方法
作者：梁吉霖
来源：《沿海企业与科技》2006年第12期
［摘要］文章以制造企业的生成调度为研究背景，提出了一种针对车间生成调度的离散型仿真方法。

通过讨论车间调度仿真的主要原理、方法和运用表现，给出了车间生成仿真调度的业务流程和实现方法，并在某企业中试用运行。

［关键字］仿真；算法优化；生成调度；离散型
［作者简介］梁吉霖，广东工业大学计算机学院助教，研究方向：软件工程，算法设计，广东广州，510090
［中图分类号］ TH18［文献标识码］ A［文章编号］ 1007-7723（2006）12-0091-03vv
引言
最近十几年来，随着CIMS等先进制造系统的研究和应用的需要，进一步推动了制造系统技术的发展。

一种新的制造观——信息制造观，正在孕育和发展之中。

新的信息制造观的主要思想是，制造过程的实质可看作是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、处理和加工处理的过程，最终形成的产品是信息的物质表现。

在新的信息制造观的指导下，本文结合企业个案的应用，论述仿真技术在制造企业车间生产调度优化中的应用。

一、车间生产的仿真调度
制造系统的生产调度问题是在制造资源、加工工艺等约束条件下，寻求一组控制和决策变量，使得某个目标达到或接近最优。

数学规划方法用一组等式或者不等式表示这种约束关系，通过推导和计算确定使目标函数最优的决策变量值，具有很好的优化效果。

但当调度问题比较复杂时，数学模型可能非常复杂，计算量大，也可能出现无解的情况。

这时候，仿真调度是一个不错的并且较为实用的解决方案。

由于在竞争激烈的市场环境中，一个重要的调度环境是动态的，并且需要不断的完善，本文将离散事件的仿真模型运用到动态调度当中，构建一个基于仿真的调度模块，主要由两个子模块组成：仿真机制和响应控制。

仿真机制是针对零件群和评价指标，衡量各种分派规则并选择出最合适的一种分派规则；响应控制可以周期性地监视系统的运行状态，并决定新的仿真开始的时刻。

仿真调度模块在数据仓库的基础上，结合联机分析处理，进行车间生产优化调度。

二、仿真调度的原理
仿真调度的基本原理是建立仿真调度模型，在仿真调度决策规则的引导下，在模型上试探性的经历整个加工过程，记录该过程中系统的状态变化，统计、处理并产生调度方案和性能数据。

因此仿真调度方法实际上是一种实验性和试探性的方法，不会出现无解的情况。

可以把仿真调度系统的输入数据分为模型参数、控制参数和决策规则三种，其输出包括调度方案和性能参数。

模型参数描述资源配置、订单要求、加工计划等信息，用于确定仿真调度模型。

控制参数包括订单的开始加工时间、批量等，对调度有很大影响。

规则是仿真决策的依据，例如排序规则和资源选择规则等，对调度有指导作用，使仿真向有利于调度目标的方向运行，在一定程度上具有优化效果。

本文研究的仿真调度采用以下几种排序调度规则类型：（1)简单优先规则，例如：先进先出、最短加工时间、最早到期日、最少作业数、下一队列工作量、剩余松弛时间等；（2)组合优先规则：通过对以上几个简单优先规则的组合来进行调度的优先规则；（3)加权优先规则：具有不同权重的优先调度规则，调度方案是针对设备、操作、原材料的调度的指令序列。

三、离散事件仿真的基本方法
1.仿真的三种方法
离散事件系统仿真中仿真进程的推进方法是十分重要的。

应用任何一种方法都应考虑如何选择下一事件，以便执行相应的程序模块来修改系统状态，进行各种统计计算。

根据处理的方法不同，可将离散事件仿真分成三类。

（1）事件调度法：这种方法有一个时间控制程序。

从事件表中选择具有最早发生时间的事件，并将仿真钟修改到该事件发生的时间，再调用与该事件相对应的处理模块，该事件处理完后返回时间控制程序。

（2）活动扫描法：在这类仿真中，系统由部件组成，而部件包含着活动，活动是否发生取决于规定的事件是否满足，因而有一个专门模块来确定激活条件。

若条件满足，则激活相应部件的活动模块。

（3）进程交互法：这种仿真方法的特点是采用两张事件表，即当前事件表与将来事件表。

它首先按一定分布产生到达实体并置于将来事件表中，实体进入排队等待；然后对当前事件表进行活动扫描，判断各种条件是否满足；再将满足条件的活动进行处理，仿真钟推进到服务结束并将该实体从系统中清除；最后把将来事件表中是当前事件的实体移到当前事件表中。

2.仿真方法在调度中的作用
仿真方法在调度中的作用表现在三个方面：
（1）调度方案的验证、评价和选择。

这是仿真在调度方面最早的应用。

制造系统的调度问题具有NP－hard特性，为了减少计算量，基于优化方法的调度通常要对实际系统进行较多的简化，这就需要对模型的正确性和调度的合理性进行检验。

（2）确定控制及决策规则。

生产过程是复杂过程，经常面临决策和选择，比如，当多个工序竞争同一设备时，如何选择工序；当多台设备都可以进行某个工序时，如何选择设备：当工件的工序可以互换时，如何确定下一道工序。

针对不同的决策和选择，采用不同的规则及组合，会得到不同的生产效果。

采用仿真方法作为辅助工具，对特定的系统和问题建立仿真模型，规则作为变量，通过仿真、分析和比较，确定有利于调度目标的控制和决策规则。

（3）仿真直接用于调度。

这是最近几年仿真技术的最新的应用。

对于生产调度方法的五个特征，离散事件仿真技术都能够满足，具有直接用于调度的潜力。

3.车间生产仿真调度业务流程
本文研究的仿真调度的流程如图1所示。

（1）通过调度接口从AMS数据库中获取所需的零件信息，包括零件加工路线、工艺顺序及工序时间等；
（2）控制层中获取有关AMS的车间状态信息；
（3）将上述零件信息和车间状态信息发送给CTPN仿真器；
（4）运行CTPN仿真程序，根据给定的调度准则从分派规则库中选择适当的分派规则来解决CTPN中的冲突，并根据仿真结果选择最佳的规则或规则组合；
（5）将上述最佳的规则或规则组合发送给调度方案生成器以生成最终的调度结果；
（6）将调度结果通过调度接口发送到控制层。

上述步骤是调度机的正常工作过程，当AMS系统发生扰动时（如设备故障、急件加入等），调度机必须具有再调度的能力。

再调度的工作流程如下：
（1）控制层基于CTPN的分派器中获得当前的CTPN标记信息；
（2）上述标记信息发送给CTPN仿真器，并作为CTPN仿真器的初始状态；
（3）重新运行CTPN仿真程序，并将再调度结果发送给控制层的分派器。

四、结语
本文针对离散型企业敏捷化生产的仿真调度作为研究和开发对象。

融入仿真控制调度方法，对动态生产车间仿真调度进行了系统的研究。

完成了生产车间调度法的设计和性能仿真。

最后成功地编制出具有一定实用价值的生产车间调度软件，并采集了工厂数据进行试运行。

［参考文献］
［1］胡峰,孙国基,卫军胡.动态系统计算机仿真技术综述［J］.计算机仿真,2000,（17）.
［2］屠仁寿,李伯虎,王正中.当前仿真方法学发展中的若干问题［J］.系统仿真学报,1998,（2）.
［3］顾启泰.离散事件系统建模与仿真［M］.北京:清华大学出版社,1999．。