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20世纪80年代起,信息技术使现代制造组织发生了巨大的变化。ERP整合了企业组织的人部分流程,为组织协作提供了一致性的数据,成为了企业信息化的主要技术骨架。进入90年代后,随着市场竞争的日益激烈,产品行销从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向,面对市场的剧烈变化,更多产品的改型,更多定单的调整,客户对交货期的苛刻要求,ERP生产管理的模型MRPⅡ在计划和调度功能上的先天缺陷日益突显。APS引擎运应而生。
APS是一种基于约束的有限能力的先进计划与排产工具,能弥补ERP在生产管理上的先天不足,越来越受到制造企业的重视。但APS系统的开发难度很大,需要融合最前沿数学理论和最先进管理理论,专业人才很少,投资见效很慢,在国外的价格非常昂贵。以生产管理为核心的APS系统是目前CIMS领域的研究热点,其研究主要集中在车间的生产计划与作业调度两个方面。
遗传算法是基于遗传学和自然选择机理构造的一种搜索算法,因其对优化问题的弱依赖性、求解的非线性和鲁棒性、隐含并行性等特点而成为研究热点。
本文主要采用遗传算法对离散制造业APS的作业调度优化问题进行研究。
首先,对APS的生产调度理论进行了分析和总结。分析了传统ERP在生产排程中的不足之处,从制造管理控制系统集成模型出发,探讨APS与MES、SCM、ERP三者间的关系,说明APS是ERP系统的有力补充。并结合功能模型阐述了APS的生产计划和调度理论。在此基础上详细介绍了车间作业调度问题,并建立了相应的数学模型,为进一步的算法研究和实现奠定了基础。
其次,对APS的优化技术进行了研究,着重研究了遗传算法在离散车间作业调度中的应用。采用基于工序的编码策略,引入启发式规则对种群初始化,并对适配值的计算、选择、交叉、变异等遗传操作过程进行了详细说明。
针对遗传算法常用C或Visual C++编写源代码,程序庸长繁琐的特点,本文采用Matlab强大的数值计算能力和众多的库函数编写算法,用Visual Basic6.0编写算法的输入输出接口界面,实现基于COM组建技术的混合编程。结合算法实例,绘制出调度的甘特图,证明了算法的有效性和可行性。最后根据甘特图采用Flexsim对调度结果仿真,生成每台机器利用率,以验证其有效性。仿真实例证明,该程序算法具有较好的效果,能充分利用设备资源组织生产。
该论文的研究为求解离散作业车间生产调度问题提供了一种较有效的方法,对求解其它类似问题也有一定的指导意义。