船用柴油机关重件制造企业双资源多目标项目调度问题研究

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资源调度问题是企业实施智能制造的关键问题之一,将能够实现资源的优化配置以促进企业的高质量发展。船用柴油机关重件制造企业的生产过程呈现多品种小批量的特点,这类企业传统的资源调度问题主要集中在设备资源的调度方面,但是随着社会的发展,人力资源逐渐成为企业发展的瓶颈之一,人力成本高、技能要求强的趋势使人力作为制造资源成为影响企业生产的重要因素之一,为此将人力资源作为制造资源与设备资源进行联合调度,将更好的为企业资源的优化配置提供科学合理的依据。制造过程的能源消耗和资源有效利用对实现企业的碳中和、碳达峰也具有重要作用,船用柴油机关重件制造企业的生产工艺复杂,涉及到很多能源消耗大的工艺环节,为此,在资源调度方面考虑绿色性的目标将为企业实施绿色制造提供较好的技术支撑。同时,船用柴油机关重件制造企业的产品多为定制化生产,体现为订单的项目交付方式,需要协同制造上下游环节的参与,因此,相对于传统的车间级的调度问题,在此基础上综合考虑订单接收、产品设计、计划下达、生产制造到产品交付全部环节的项目调度问题,将能够更好的从全局角度进行资源的配置,从整体上保证定制化项目的有效控制。论文将人力作为制造资源之一,绿色指标作为优化目标之一,在传统的车间调度基础上,针对船用柴油机关重件制造企业的生产特点,研究综合考虑订单接收、产品设计、计划下达、生产制造到产品交付全部环节的项目调度问题,对于该类企业从项目整体上进行资源的优化配置,实现企业高质量发展具有重要的学术意义和工程应用价值。论文的主要研究内容如下:首先,论文分析了船用柴油机关重件制造企业的生产和资源配置特点,建立了一种包含调度范围、资源类型、优化目标和解决方案四个方面的双资源多目标项目调度问题结构,明确了研究问题的类型与组成;其次,针对项目调度中最为复杂的生产制造环节,进行车间级的调度优化,在传统资源调度问题的基础上增加考虑了人力资源技能和成本的约束,以生产完工时间最短、生产总成本最低、生产绿色指标最小为目标,建立了一种双资源多目标生产调度问题模型,并提出了一种求解该模型的自适应鲸鱼优化算法。该算法引入了“个体寿命”的概念,设计了使整个种群的大小自适应调整的策略,通过多个算例及与其他算法的比较,验证了该算法有较好的探索开发能力,很好地解决了该复杂模型难以寻优的问题;再次,在生产调度的基础上,研究了覆盖订单接收、产品设计、计划下达、生产制造和产品交付全流程的项目调度问题,除了各个环节考虑人力资源约束外,将成本指标和绿色指标纳入优化目标,建立了一种在交付期内项目总成本和绿色生产指标综合最小的双资源多目标项目调度模型。针对此类更复杂的模型,在自适应鲸鱼优化算法的基础上,引入了一种逆向调度机制,设计了两阶段编码和定向进化策略,并通过企业实际的订单案例及与其他算法的对比,验证了该算法的有效性;最后,在企业现有的数字化管理系统的基础上优化了项目调度系统,通过初步试用,基本实现了船用柴油机关重件制造企业提高资源配置效率和生产效率的目标。
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