| 题名 | 基于马尔科夫排队模型的流水车间调度问题研究 |
| 作者 | 张剑秋 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 赵付青 |
| 关键词 | 排队理论 生产调度 生产成本 利用率 性能分析 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 进入二十一世纪随着科技的快速发展,智能制造的普及,企业如何提高资源的利用率,增强对生产环境的应变能力。车间调度作为智能制造的核心备受各领域学者关注成为研究热点。研究出快速、高效调度方法可以提高制造系统的生产效率。生产制造向智能化、高效化与全球化的方向发展。为了最大限度的提高资源利用率以及应对突发随机事件,本文构建了两类车间调度的排队模型。本文首先建立加工能力不等的马尔科夫排队模型对不同类型的机器进行选择优化,分别对M/M/2与M/M/3排队模型进行仿真实验;其次,对带有缓冲区流水车间中工件排队时间较长,提出综合优先级排队规则;最后,本文通过设置机器忙时与闲时(机器忙时生产力到达最大,机器闲时生产力为最小值)与工件的优先级建立马尔科夫排队生产模型,根据各类工件的到达率调整机器生产力上下限与各类工件的优先级,从而对生产成本进行优化。主要的研究内容有:(1)在机器加工能力不等的生产模型中,针对机器利用率低和工件平均等待时间较长的问题。首先,本文提出了加工能力不等的马尔科夫排队模型,并设计了基于排队理论加工能力不等的生产车间性能指标的动态优化方法。通过Matlab中的信号仿真模块,对加工能力不等的马尔科夫M/M/2与M/M/3排队模型进行仿真实验。仿真结果表明:针对加工能力不等生产车间本文采取的动态优化策略提高了生产系统中机器的利用率,且加工能力越强的机器性能提高越多。同时该模型中工件的平均等待时间均有所下降,且经过优化加工能力越强的机器,在其加工工件的平均等待时间减少越多。(2)本文针对流水车间中工件排队等待时间长,提出了基于先到先服务与短作业优先服务的综合优先级排队模型。并对综合优先级排队模型在Matlab平台进行实验仿真,实验结果表明:随着机器数量的增加,在三种排队策略(先到先服务、短作业先服务、综合优先级服务)中工件的等待时间与队列长度均有所下降,且先到先服务排队策略下降的最快,综合优先级加工策略其次。在相同机器数下短作业优先加工策略与综合优先级优先服务策略能够降低工件的等待时间以及等待队长,在相同的时间内能加工更多的工件。随着机器数的增加,综合优先级优先服务策略各生产性能不断提升逐步接近短作业优先加工策略,同时综合优先级优先服务策略兼顾工件的到达时间,将不会产生先到的工件一直等待的情况。(3)针对调度问题中排队成本以及生产成本过高的问题,本文提出了马尔科夫排队生产模型,并且通过差分进化算法对成本模型进行了优化。通过马尔科夫过程中的生灭过程推导出相关参数:队列长度L、单位时间工件的到达频率Ar、工件到达后的拒绝率Re以及生产强度Ap的计算公式。将系统的相关参数与相关公式代入差分进化算法与遗传算法中,进行实验仿真。实验表明:差分进化算法可以较快收敛于最优值。对实验数据进行分析,在不同系统参数下通过调整工件优先级、生产力下限与生产力上限可以减小系统的生产成本。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 66 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92727]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张剑秋. 基于马尔科夫排队模型的流水车间调度问题研究[D]. 2017. |
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