摘 要

车间调度就是对有限的资源进行任务分配，使生产系统性能最优。合理的车间调度可以保证作业计划顺利实施，平衡生产加工过程，降低库存，减少资金占用等。因此，车间的生产调度成为了制造业研究的核心问题之一，具有重要的研究意义与现实价值。

本文使用Plant Simulation软件对加工时间不确定的流水车间调度问题进行了仿真模拟，实验结果表明，加工时间是否随机与派工法则之间没有明显的交互关系。比较九种派工法则下，不同车间环境中的五个性能指标的情况后发现，SPT规则和EDD规则调度生产系统时的性能最好，而MWKR规则最差。这说明选择派工法则需要根据具体的车间环境及需要实现的性能指标来确定。

最后,本文对全文的工作做了总结,分析了存在的问题和缺陷,并对今后的研究工作方向做了展望。同时希望本文对流水车间调度问题的研究结论,能够对企业车间生产计划的建立和控制有所帮助。

关键词：流水车间调度问题；加工时间不确定；派工法则；仿真

Abstract

The shop shop scheduling problem is to allocate the limited resources rationally,in order to make the production system performances optimal.Reasonable shop scheduling can ensure the smooth implementation of the work plan, balance production and processing process, reduce inventory, reduce the occupation of funds and so on.Thus,product scheduling in workshop become one of hot topics in manufacturing research and is meaningful in both academic and reality.

This paper simulates the flow shop scheduling problem with uncertain processing time by using the software Plant Simulation.Test results prove that there’s no obvious interaction between the processing time and the dispatching rule.Comparing the five performance indexes under the nine dispatching rules,we found that the SPT and EDD among all rules are the best two rules to schedule the production system while MWKR is the worst.It shows that selecting the dispatching rules depends on the shop condition and the target needed to achieve.

Finally,the paper has made the summary to the full text work,analyzed the existence question and the flaw,and has made the forecast to the next research work direction.Simultaneously I hope that the discussion and the conclusion about flow shop scheduling problem in the text can help the enterprise what want to make workshop produce plan and control.

Key Words：flow shop scheduling problem；uncertain processing times；dispatching rules；simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3文章组织结构 2

第2章 流水车间调度问题 4

2.1车间调度问题的概述 4

2.2加工时间不确定的FSP问题 5

2.3流水车间调度问题的优化算法 5

2.3.1生产调度问题的算法概述 5

2.3.2派工法则 6

第3章 基于Plant Simulation的FSP仿真研究 7

3.1仿真技术在生产调度中的应用 7

3.2 Plant Simulation软件 7

3.2.1 Plant Simulation软件概述 7

3.2.2 Plant Simulation软件特点 8

3.3 FSP仿真模型的设计 8

3.3.1模型基本描述 8

3.3.2机器利用率与交货期 9

3.3.3派工法则及性能指标分析 10

3.4 FSP仿真模型的实现 12

3.4.1仿真模型构建 12

3.4.2模型参数设置 12

3.4.3仿真模型运行 19

第4章 仿真结果统计与分析 20

4.1仿真数据收集 20

4.2调度性能比较 22

4.3结论 28

第5章 总结与展望 29

5.1总结 29

5.2展望 29

参考文献 30

致 谢 32

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

制造业的车间生产中需要实行计划与控制，这就诞生了调度理论，由于该理论涉及合理安排任务和资源，并且在一定约束下保证调度目标的最优性后，能够获得提高效率、降低成本、增加收益等许多好处，所以管理类科学家和企业管理者对该理论十分重视。专家学者们从多个不同的方面对调度问题进行了深度的研究，经过数十年的探索，调度理论逐渐被完善，发展成为在实际的生产应用中广泛使用的科学理论。因此，运筹学、应用数学、管理科学等诸多学科对调度问题的研究热情持续升温，研究成果层出不穷。作为组合最优化领域中一类十分重要的问题，车间调度问题更应该为现代先进生产制造业所重视。

通常将流水车间调度问题(Flow Shop Scheduling Problem，FSP)定义为：在工件与加工设备给定的情况下，已知所有工件的加工路线和各工件相应工序在不同机器上的加工时间，并且所有工件的加工顺序相同，即工艺路线一致，需要对各工件的工序在加工设备上进行分配，从而得到使生产加工时间最短的方案。可以发现，流水车间调度问题实际是在作业车间调度问题的基础之上，将所有工件的工艺路线统一，故流水车间被视为作业车间的一个特例^[1]。

在实际生产过程中存在着大量的不确定性因素，这些不确定性因素往往会导致现有调度方案不合理，甚至于生产计划失效的结果，这也是车间生产调度问题成为难点的主要因素。因此，考虑在加工时间不确定、机器故障等随机因素的影响下,优化多目标流水车间调度问题则成了优化生产流程、促进生产管理的关键。

1.2国内外研究现状

由于实际生产环境中的车间调度一般具有多约束、多目标、随机不确定的特点，研究前通常会根据实际情况对问题进行抽象和简化。现实生产过程中，流水车间调度问题是许多实际流水线生产调度的简化模型，也是一个典型的NP问题。1954年，Johnson等^[2]首次提出了两机床流水车间调度问题 和的调度算法，开启了对车间调度问题的理论研究，越来越多的理论被应用在车间调度问题上，这也丰富了此类问题的解决方法^[3]。随着研究的深入，对此类问题的研究开始偏向于问题的不确定性，求解也出现了不同的角度和领域。