生產(chǎn)調(diào)度及智能優(yōu)化講義總結(jié)

生產(chǎn)調(diào)度及智能優(yōu)化

陳靜杰博士

教授航空自動化學院航空電子系

中國民航大學數(shù)據(jù)分析研究所

24092499（O）8/26/2023生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度與運籌學Q：區(qū)別？聯(lián)系？生產(chǎn)調(diào)度運籌學8/26/2023生產(chǎn)調(diào)度什么是生產(chǎn)調(diào)度？即按時間分配資源完成任務(wù)/作業(yè)的過程或方法。要求：任務(wù)/作業(yè)必須是可分割的。生產(chǎn)調(diào)度問題Q：現(xiàn)場有哪些？8/26/2023生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度與生產(chǎn)計劃都是對生產(chǎn)過程的規(guī)劃與控制（均考慮優(yōu)化的目的），主要區(qū)別是考慮的時間尺度不同，理論上均稱調(diào)度問題；生產(chǎn)調(diào)度是生產(chǎn)計劃的可行性驗證過程生產(chǎn)計劃側(cè)重于經(jīng)營計劃和生產(chǎn)能力的平衡，考慮的時間以月或年計的中長期——粗生產(chǎn)調(diào)度則在較短的時間內(nèi)進行，最主要的任務(wù)是生產(chǎn)作業(yè)的安排與資源的具體分配，涉及實際生產(chǎn)環(huán)境的各種約束——細8/26/2023生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度與生產(chǎn)計劃生產(chǎn)計劃的制定以企業(yè)的利潤最大化為目標，而生產(chǎn)調(diào)度則以生產(chǎn)過程的平穩(wěn)過渡/順暢接續(xù)為目標。生產(chǎn)計劃的制定，一般是考慮靜態(tài)情況。當生產(chǎn)因素比較穩(wěn)定和比較理想時才能達到優(yōu)化的預(yù)期目標生產(chǎn)過程是動態(tài)的，要求生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)有一定的柔性，能適應(yīng)生產(chǎn)過程中內(nèi)、外因素的異動，以便準確而靈活地完成生產(chǎn)計劃；生產(chǎn)調(diào)度側(cè)重于生產(chǎn)裝置的分配利用和物料平衡。8/26/2023生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)計劃優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)可根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)、供、銷狀況，以企業(yè)綜合效益為目標，建立合適的數(shù)學模型，依一定方法求解，分別考慮企業(yè)內(nèi)外約束，進而獲得最優(yōu)計劃；計劃的實施，必須充分利用現(xiàn)有資源，優(yōu)化資源配置，提高生產(chǎn)決策的科學性，實現(xiàn)效益的最大化。8/26/2023生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的功能計劃的分解：一般采用時間分配方法，即滾動計劃；動態(tài)監(jiān)控：①實時監(jiān)控，包括數(shù)據(jù)的采集、關(guān)鍵參數(shù)的歷史趨勢圖分析、圖表及工藝流程的顯示。②平衡協(xié)調(diào)，包括外部的—生產(chǎn)和經(jīng)營兩大系統(tǒng)—產(chǎn)供銷，內(nèi)部—生產(chǎn)過程—人員工位器具等8/26/2023生產(chǎn)久調(diào)度生產(chǎn)沸調(diào)度哨系統(tǒng)灣的特律點復雜趣性；隨機途性；多約趨束；多目翼標。Q:軌維修建作業(yè)造調(diào)度系統(tǒng)計特點曬的表瓣達?7/愚6/僑20戒23生產(chǎn)孕調(diào)度生產(chǎn)厭調(diào)度巷問題添的一澤般描頓述語義忌描述善：目雹標-英任務(wù)合集合母-資負源集建合-研約束商條件倘；數(shù)學廊描述息—調(diào)哭度問獻題的艘數(shù)學傭符號扛表達。生產(chǎn)眾調(diào)度斤問題趣的性委能指魯標能力增指標謎：最山大生解產(chǎn)率社、最猶短生錫產(chǎn)周泄期等庫；成本按指標圈：最掘大利錯潤、發(fā)最小翠費用槐等；客戶哀滿意籍度指勁標：溉最短歲交付注期（奇提前渾拖期污懲罰擴）等7/互6/量20夢23生產(chǎn)捷調(diào)度生產(chǎn)性調(diào)度多問題氧的分便類依模幅型變甲量分邊類：1）連某續(xù)變婚量問累題；2）離享散變田量問訂題/組和潮優(yōu)化冤問題廚（co蘋mb令in憶at殖or恒ia抽l碑op史ti揚mi鍵za躲ti癢on辦p鋼ro糞bl恩em撤:透CO記P）依生勁產(chǎn)過揭程輸種出：1）連襖續(xù)生乏產(chǎn)過刊程（舊連續(xù)并的產(chǎn)督品流鉆）；2）間查隙生猜產(chǎn)過幕程（吐離散掀批量烤）/批處慮理過賄程—批處丸理調(diào)面度問的題；3）離仆散生測產(chǎn)過坡程（咱離散百數(shù)量我）—車間圾調(diào)度遣問題按調(diào)個度目伸標：邁總的拆作業(yè)屠時間陸最短軍、總傳的延遠遲時遮間最偉小等其他愧：依鑄人物閣特點知：可嬸否終些端、料加工被時限廢、順礙序約像束等7/掀6/起20字23生產(chǎn)盾調(diào)度懂問題箱的分需類車間坦調(diào)度拋問題巡壽：車間調(diào)度加工截設(shè)備聽的分芝配工件植的加絨工時諸間與離加工臥順序?qū)嵸|(zhì)生產(chǎn)匠調(diào)度7/損6/利20計23生產(chǎn)兆調(diào)度起問題洞的分銀類流水動車間搶調(diào)度層問題炮：分類影（基傭于加看工時伐間或泳交付掘期）慣：確聞定型瓣、隨駐機型渴和模連糊型繩/滿蠻意型生產(chǎn)放調(diào)度7/順6/杰20素23NP勝難題工程悲近似可用餓解生產(chǎn)興調(diào)度生產(chǎn)治調(diào)度傅問題志的分節(jié)類作業(yè)圣車間漁調(diào)度堂問題千：JS睡P問題健可以蘆采用爺整數(shù)毫線性領(lǐng)規(guī)劃冒模型梨描述雹。前益提假汪設(shè)：融所有氧的任禿務(wù)在請零時件刻都詠可用鞭，且屢無設(shè)貝備故的障，平任務(wù)察在機替器上壇執(zhí)行墊時間倍事先篇已知7/塵6/兇20初23生產(chǎn)芽調(diào)度生產(chǎn)懸調(diào)度絕問題若的分運類間隙寄生產(chǎn)做調(diào)度京問題策：分類捉：多捉產(chǎn)品剪（m沃ul墨ti謝-p巾ro屈du受ct嫂）間洋隙生頓產(chǎn)過王程[部所有能產(chǎn)品賣生產(chǎn)碗順序乳相同壘，加院工路駝徑相傾同，念整個頓生產(chǎn)躺過程陰分成翻若干釋個生潑產(chǎn)階胞段，類每個懇階段拾包含勢若干薦并行乞設(shè)備臺。類沙似F敞lo睬w-股sh備op懸]和若多用如途或燭多目名的（級mu稅lt觀i-港pu首rp歪os榮e）夾間隙震生產(chǎn)宅過程吸[可拘以是騎不同緣瑞的生關(guān)產(chǎn)線廣、不暖同的垃路徑樓、不年同的桶工序盡，可調(diào)通過芬設(shè)備桐的組配織來授調(diào)整全。類仇似J摧ob訂-s郊ho責p]排序軍的問題中間咽產(chǎn)品存儲鴨策略等待竊時間切換附時間上層密組織耗路經(jīng)獅與時粱間分份配下層霜設(shè)備妖與資辯源分鑼配決芬策7/暴6/脹20池23生產(chǎn)叢調(diào)度生產(chǎn)吉調(diào)度購問題蛛的分徹類動態(tài)咸調(diào)度萄問題慘：靜態(tài)自調(diào)度馳：調(diào)兼度環(huán)己境和縱任務(wù)改已知縱的前屈提下洽的所僑謂的怕事前面調(diào)度證方法駝—例行港維修賴作業(yè)動態(tài)學調(diào)度錘：也御稱再拖調(diào)度挪，指識在調(diào)絡(luò)度環(huán)爛境和撓任務(wù)蜓存在抖不可畫預(yù)見殼的擾抓動情虜況下梁的調(diào)玻度方淋案，短即依冬賴于會事前咸調(diào)度匪環(huán)境塘和任冬務(wù)也唉與當忘前狀主態(tài)有墾關(guān)—例行羊+非涌例行烈維修艱作業(yè)為適警應(yīng)生碑產(chǎn)過儲程的吃不確孟定性談和隨電機性犧，一淹般采鴿用周慘期性斯調(diào)度拼和再俘調(diào)度秀相結(jié)證合的惑策略7/程6/測20極23生產(chǎn)慣調(diào)度生產(chǎn)永調(diào)度酒問題橡的分蕩類動態(tài)移調(diào)度耗問題戴（續(xù)膊）：動態(tài)沖調(diào)度刻形式悔：滾爐動調(diào)繡度（燒ro肥ll脊in賺g巖sc夏he笑du孤li齒ng深）和腸被動鎖調(diào)度卻（r豎ea運ct偶iv櫻e溫sc霧he方du歷li仔ng籠）被動頌調(diào)度才目標待是盡喉可能旱維持嚼原靜決態(tài)調(diào)忙度水嬌平，乘既保姐持原偶有的彼性能往指標滾動沃調(diào)度齊：移拉動時螺間段問內(nèi)的色生產(chǎn)紛調(diào)度它；被動跑調(diào)度奸：隨掏生產(chǎn)葉過程抵變化憐而不餃可行骨的調(diào)桌度的笨修正動態(tài)齒調(diào)度鎖的實時翻性要割求Q：下變化盲（加存工時雞間、濕任務(wù)封、設(shè)父備故弓障等困）—疊調(diào)機連作業(yè)7/廁6/刮20侄23生產(chǎn)圾調(diào)度生產(chǎn)道調(diào)度示方法分類佛：優(yōu)室化調(diào)宋度方涉法和拆啟發(fā)廣式調(diào)引度方友法優(yōu)化察調(diào)度出：精天確求朵解解刑析模弦型而競獲得創(chuàng)最優(yōu)慚解、纏近似尤求解猛得次源優(yōu)解撒；基寧礎(chǔ)：劣數(shù)學泥規(guī)劃祖；適民用：膊小規(guī)院模優(yōu)切化問漢題啟發(fā)碧式調(diào)千度：吩包括洲基于亡規(guī)則潤的方該法、雁基于朋人工勁智能早的方背法、茫隨機盞搜索買方法禮、基除于仿迫真的晉方法闖等，曲立足滾當前旅，追隔求局堅部最攻優(yōu)而秧非全左局最奔優(yōu)方向潤：二務(wù)者結(jié)純合啟發(fā)托推理7/咐6/尊20糕23生產(chǎn)刊調(diào)度生產(chǎn)厲調(diào)度細方法乏（續(xù)制）數(shù)學規(guī)劃等式與不等式約束分支定界法Lagrangian松弛法貝葉斯啟發(fā)方法規(guī)則調(diào)度方法簡單規(guī)則復合規(guī)則啟發(fā)式規(guī)則動態(tài)調(diào)度依靠機器學習的動態(tài)選擇規(guī)則利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能選擇規(guī)則基于人工智能方法啟發(fā)式搜索規(guī)則基于規(guī)則與知識的方法智能求解方法ANNsGAFuzzySetsMo濃de思l-遺ba須se蘆d對an論d駁mo積de悔l-鳳fr化ee7/友6/咽20情23生產(chǎn)刑調(diào)度搶的啟哪發(fā)式廉算法啟發(fā)帽式算旋法（he領(lǐng)ur巖is然ti婆cs最a獲lg列or垃it龍hm）語義胃性描縱述：佩一個貢基于鵲直觀概或者坡經(jīng)驗產(chǎn)構(gòu)造經(jīng)的算沿法，籮在可飲接受清的代地價下冬，給恒出待搞解決宣組合碰優(yōu)化雄問題搞的一團個可料行解未定英義可宰行解待與最芹優(yōu)解老的距究離7/妙6/省20嫩23生產(chǎn)勢調(diào)度么的啟篩發(fā)式辯算法啟發(fā)疫式算減法（he隨ur趣is京ti亂cs鉗a狂lg替or糊it脅hm）Jo找hn阿so滅n問采題：器以最懸大流紐奉程時瘦間為盆目標驢的兩確臺機壓器流雁水車少間調(diào)菜度問耗題—鳳依J瓜oh恐ns圖on憲規(guī)則跡確定詢其最調(diào)優(yōu)調(diào)吉度問題襯描述哀：n個工尿件在野機器宋1和援機器言2上刮的加刷工時貿(mào)間分延別為ti1和ti2，目挨標是穩(wěn)給出遭最短前生產(chǎn)葬周期朽的產(chǎn)私品序津列7/浩6/牲20賭23生產(chǎn)芬調(diào)度叔的啟景發(fā)式房誠算法啟發(fā)壓式算復法（he害ur牌is下ti度cs角a茄lg有or丸it角hm）基于雄Jo恨hn敲so繁n規(guī)截則構(gòu)滋造最茂優(yōu)調(diào)束度，煩步驟獄如下頁：7/修6/瞧20微23生產(chǎn)飛調(diào)度螞的啟粥發(fā)式扛算法啟發(fā)做式算抓法（he閘ur脅is攜ti合cs泳a磁lg腰or局it般hm）例：工件123456機器1上加工時間10511379機器2上加工時間47981015問題加的關(guān)畜鍵是忍啟發(fā)刺式規(guī)岡則的累建立啟發(fā)口式算雙法通貪常是益以犧臨牲計食算時腫間為畫代價7/駁6/總20困23生產(chǎn)軍調(diào)度捆的啟稅發(fā)式念算法啟發(fā)趴式算史法（he鬧ur抬is蒼ti似cs文a友lg蓬or丟it臺hm）常用茂啟發(fā)謎式規(guī)儉則：用優(yōu)襯先分偽配規(guī)斥則來年解決榴工序朗中可橋能的壞加工捆沖突團（要崇求算希法有唉識別視所有標加工管沖突擊的能池力）基于善隨機界分配航規(guī)則熟的啟殿發(fā)式怒算法壘：每侄一工屯序都未對應(yīng)吹啟發(fā)剛式規(guī)倡則集/族中貸的任史意規(guī)糾則，浩規(guī)則罩可重網(wǎng)用，壯全部蹦工序騾遍歷令一遍餅后即疼可找粘到生欺產(chǎn)活壇動調(diào)固度—工序療順序扛集7/用6/抬20丈23遺傳泛算法遺傳費算法油：借搞鑒生若物界竭自然頓選擇疊和自錢然遺櫻傳機亞制的甘隨機巷算法原理蛛：始逆于多涂個初鼓始解鉗，然閉后通節(jié)過一洪定規(guī)碰則進董行逐胳步迭投代產(chǎn)券生新盲的解瘋，合予成解炸集，棋通過漿對解抓集中敬解的商性質(zhì)蛋的判相斷，悠篩出皇需要纖的解7/誦6/量20異23遺傳達算法遺傳分算法容：借顛鑒生摸物界翁自然窩選擇診和自首然遺黎傳機搶制的芒隨機桌算法算法靜設(shè)計呆的內(nèi)陜?nèi)荩壕幋a—解空亮間適應(yīng)淘度函惱數(shù)—解的多質(zhì)量站的度賣量/目標輔函數(shù)選擇閱策略—大適忍值解揪對應(yīng)稻大存灑活概販率/機會控制艷參數(shù)—種群頓規(guī)模盛、算委法代靠數(shù)/終止恥準則借、遺麗傳操繼作概生率等遺傳掩算子—選擇/遺傳勞、交套叉、倒變異缺點誰：沒債有利攝用目辮標函禁數(shù)梯逼度等衛(wèi)信息競，造瞧成了伍解的借無方死向性7/愧6/績20繳23基于蕩遺傳狼算法蔥的車炕間調(diào)殺度問抱題遺傳底算法澤：把捐調(diào)度握問題分參數(shù)買表達山成按票一定牽結(jié)構(gòu)鞏組成本的染癢色體海編碼部分坊算法進設(shè)計頌內(nèi)容老：編碼—工件縱加工機順序適應(yīng)森度函早數(shù)—完成適加工江作業(yè)沃可能亭的最架大流冠程時你間的茂倒數(shù)驕（流致程時遷間越避短越宴好）選擇攤策略—大適披值解狀對應(yīng)株大存課活概鍬率/機會控制慌參數(shù)—種群不規(guī)模詠、算新法代易數(shù)/終止截準則浴、遺仍傳操筋作概材率等遺傳桶算子—選擇/遺傳懼、交物叉、悲變異7/碼6/穿20準23基于且遺傳插算法婆的模盟糊車脫間調(diào)翠度方疤法主要花解決怠提前/拖期踏費用純調(diào)度悄問題—利用窗模糊蒙量表須示客定戶對聞交貨坦期的圍滿意冶程度Q：紀航班朵延誤命問題A1未：可征用隨度機規(guī)丈則調(diào)陳度法A2擔：也吸可用想模糊俯調(diào)度誰法7/籍6/分20呀23基于襯