摘 要

随着科技水平的不断发展，机器的出现逐渐替代了人力的作用，现代制造工厂流水线更加趋于自动化。然而，在现代自动化车间生产过程中，会出现例如机器故障、原料短缺、紧急工件插入等不确定因素影响生产活动高效进行。而流水车间机器故障调度问题也已经成为越来越多企业研究的核心问题之一。本文主要通过三个部分来对关于机器故障的流水车间调度问题进行研究。论文主要研究工作为以下几个方面。首先本文对车间调度问题进行总结性的分析。主要对车间调度的定义、分类、特点做一个简单的介绍，从而更好地引出下文。其次对流水车间调度问题进行了总结性分析。主要比较非柔性流水车间调度问题和柔性流水车间调度问题的区别。同时对考虑机器故障的流水车间调度问题的特点以及不同类别做一个简单的阐述。最后本文基于Plant simulation软件，以时间和交货准时性作为主要优化目标，比较不同的派工法则下机器故障和非机器故障流水车间调度在总加工时间优化目标下面的表现，并且得出了结论。

本文主要利用Plant simulation软件对考虑到机器故障的流水车间调度问题进行仿真研究分析。得出相应结论，从而对制造型企业在生产过程中遇到的调度问题提供参考。

关键词 ：流水车间调度；机器故障；Plant simulation；仿真研究

Abstract

With the continuous development of science and technology, the emergence of the machine gradually replaced the human role. However, during the process of modern automation workshop production, there will be some uncertain factors affect the production efficiency. For example, machine fault, shortage of raw materials, insertion of emergent orders and so on. Flow shop scheduling problem with machine failure has become one of the core problems in more and more researches made by enterprises. This article mainly studied flow shop scheduling problem with machine failure through three parts. Main research in this paper work for the following several aspects. Firstly, make the analysis of the summary to the shop scheduling problem. Make a simple introduction about the main definition of shop scheduling, classification, characteristics to better elicit. Then, analysis the summary of the workshop scheduling problem. The main difference between the relatively non-flexible flow shop scheduling problem and the flexible flow shop scheduling problem. Make a brief explanation while considering the characteristics of the machine fault flow shop scheduling problem and the different categories. Finally, the main objective of optimization is to optimize time and delivery time based on Plant simulation software. By comparing different dispatching rules performance of failure machine and non-failure machine flow shop scheduling by optimizing the total processing time and then make conclusions.

In this paper, I did the simulation analysis of flow shop scheduling problem with machine failure by using the Plant simulation software. Make the appropriate conclusions, in order to provide a reference for scheduling manufacturing enterprises when they encountered problems in the production process.

Keywords: Flow Shop Scheduling; Malfunction; Plant Simulation; Simulation Study

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及研究目的 1

1.2 国内外研究现状 1

1.21 国外研究现状 1

1.22 国内研究现状 2

第2章 流水车间调度 3

2.1 车间调度概述 3

2.1.1 车间调度的定义 3

2.1.2 车间调度的分类 3

2.1.3 车间调度问题的特点 4

2.2 流水车间调度概述 5

2.2.1 流水车间调度问题的基本概述 5

2.2.2 混合流水车间调度问题的基本概述 5

2.3 遗传算法 6

2.4 启发式算法 7

2.4.1 启发式算法概述 7

2.4.2 基于派工法则的启发式算法 7

第3章 考虑机器故障的流水车间调度 9

3.1 考虑机器故障的流水车间调度问题的概述 9

3.2 Plant Simulation软件介绍 9

第4章 基于Plant Simulation的流水车间机器故障调度问题的仿真研究 11

4.1 仿真设计以及仿真实现 11

4.1.1 仿真问题概述 11

4.1.2 Plant Simulation中仿真模型搭建 12

4.1.3 Plant Simulation仿真模型基本参数设置 13

4.1.4 Plant Simulation仿真模型的公式设置 18

4.1.5 Plant Simulation仿真模型的实现 20

4.2 仿真设计的数据统计 23

4.3 派工法则性能分析 30

第5章 总结 33

参考文献 34

致 谢 36

第1章 绪论

1.1 研究背景及研究目的

当前全球经济的持续低迷，使中国在具有较大传统优势的中低端产品出口方面面临着前所未有的竞争压力。在人工成本和制造成本居高不下的情况下，通过内部挖潜，提高生产制造管理水平，降低成本和提高效率成为企业竞争胜出的关键。而提高制造管理水平的一个重要途径就是车间调度的优化，通过合理安排工序在机器上的加工顺序，使得机器等资源利用率最大化，同时满足对于产品交货期和成产时间等方面的要求。

流水车间调度（Flow Shop Scheduling Problem, FSP）是调度的一种重要形式。在制造公司的生产线上，每个工件往往需要更多的工序才能够完成。通常情况下这些工件在流水线上遵循相同的工艺路线，也就是说机器上工件的加工顺序保持一致。这些机器通常被按顺序排列从而构成流水车间，这种环境下的车间调度就是通常所说的流水车间调度。目前，对于流水车间调度有众多研究，但是这些研究大多数是在确定环境中的。然而，实际生产环境具有更加复杂多变的动态特性，存在着各种各样不确定因素，包括机器故障、原料短缺、紧急工序插入等，这些不确定因素会对既定的FSP求得的确定性环境下的调度方案性造成影响。

本文主要研究机器故障这一不确定性因素对流水车间调度的影响。首先是是对流水车间调度问题做一个较为系统的综述。然后通过控制变量法，主要针对非柔性流水车间问题进行一系列研究。最后结合实际，在对于考虑机器故障的情况下对流水车间调度问题进行Plant Simulation仿真研究，考虑在加工过程中、加工前等时间节点中出现机器故障所需要的调度调整。从而得到一系列的最优方案，以此对实际生产过程做理论参考。