装配车间的多品种变批量的生产调度优化模型

针对装配车间调度问题,提出了综合考虑生产中物料配送能力,车间存储物料能力以及装配工艺序列问题的多品种变批次的优化调度方法。主要是分两步解决:首先考虑不同类型产品的装配加工的顺序优化问题;然后,根据生产约束建立各类型产品的分批问题。最后,实现计划调度衔接,并应用于生产。该方法对于实际装配生产具有很强的可操作性。

成批生产计划调度的集成建模与优化

针对多品种批量生产类型,建立了调度约束的生产计划与调度集成优化模型。模型的目标函数是使总调整费用、库存费用及生产费用之和最小,约束函数包括库存平衡约束和生产能力约束,同时考虑了调度约束,即工序顺序约束和工件在单机上的加工能力约束,保证了计划可行性。该模型为两层混合整数规划模型,对其求解综合运用了遗传算法和启发式规则,提出了混合启发式求解算法。最后,针对某机床厂多品种批量生产类型车间进行了实例应用,对车间零件月份作业计划进行分解,得到各工段单元零件周作业计划,确定了零件各周生产批量与投产顺序。

Determination of SARS-coronavirus by a microfluidic chip system

We have developed a new experimental system based on a microfluidic chip to determine severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-Cov). The system includes a laser-induced fluorescence microfluidic chip analyzer, a glass microchip for both polymerase chain reaction (PCR) and capillary electrophoresis, a chip thermal cycler based on dual Peltier thermoelectric elements, a reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) SARS diagnostic kit, and a DNA electrophoretic sizing kit. The system allows efficient cDNA amplification of SARS-CoV followed by electrophoretic sizing and detection on the same chip. To enhance the reliability of RT-PCR on SARS-CoV detection, duplex PCR was developed on the microchip. The assay was carried out on a home-made microfluidic chip system. The positive and the negative control were cDNA fragments of SARS-CoV and parainfluenza virus, respectively. The test results showed that 17 positive samples were obtained among 18 samples of nasopharyngeal swabs from clinically diagnosed SARS patients. However, 12 positive results from the same 18 samples were obtained by the conventional RT-PCR with agarose gel electrophoresis detection. The SARS virus species can be analyzed with high positive rate and rapidity on the microfluidic chip system.

工业无线网络化控制系统结构及调度问题研究

无线通信技术在工业网络化控制系统中的应用已成为当今工业领域中的研究热点。然而无线通信技术在恶劣的工业环境中通信质量严重下降，使得现有无线通信技术在工业网络化控制系统中的应用受阻。为此在不断提高和改进无线信号传输性能的同时，更要在控制系统级层面上充分考虑无线通信技术的特点，进行相关系统结构和实时调度机制等方面的改进，以达到使系统产生的通信任务在应用层上得到可靠、实时调度的目的。同时也要从无线网络技术层面上入手，解决上层下达的通信任务在数据链路层中的实时调度问题。要设计适合工业无线网络化控制系统应用特点的MAC协议来有效调度网络所有节点的信息收发，减少高层下达的通信任务在网络中的平均时延，提高吞吐量，进而保证工业无线网络化控制系统的实时性。 因此，本文从工业无线网络化控制系统中的通信任务在数据链路层和应用层上的调度角度出发，以解决、改善工业无线网络化控制系统的实时性和可靠性等性能指标为目的。对工业无线网络化控制系统的结构、应用层调度策略和优化以及数据链路层中的MAC协议进行了系统的研究。主要工作和贡献有以下几点： （1）对工业网络化控制系统的基本问题和引入无线通信技术后产生的问题进行了探讨。在定性分析了工业环境对无线通信的影响及要求的同时，又推导出了无线通信的链路预算模型，并利用Matlab对该预算模型进行了建模，计算出了在工业级噪声指数和工业要求的误码率下，IEEE802.11b和IEEE802.15.4两大主流无线通信技术的链路预算情况及具体的量化数据。 （2）提出了工业无线网络化控制系统的双频二级拓扑结构和多路径传输机制。利用了无线信道特点和路径冗余优势，在系统级上改进了目前无线通信技术在工业网络化控制系统中的应用模式，部分缓解了无线通信技术在工业恶劣环境中的实时性和可靠性问题。为工业无线网络化控制系统结构的设计做了有益的尝试。同时，首次将DS-UWB技术应用于工业网络化控制系统中，设计出了基于该结构的UWB和FF及PROFIBUS的集成方案，为该结构的快速应用提供了有效的途径。 （3）提出了极大容忍无线通信时延的调度算法(GTD)。有效解决了工业无线网络化控制系统中周期性通信任务的实时性问题,部分弥补了因无线网络时延而导致周期性通信任务超时的缺陷。并针对GTD调度算法产生的通信窗口碎片问题进行了优化处理，又提出了面向非周期信息吞吐量最大化的优化调度算法，该算法提高了非周期性通信任务的吞吐量。同时，给出了基于这两种调度算法的非线性规划模型的调度时间表求解方法。 （4）提出了根据通信任务调度时间表进行分配无竞争期的混合CAP和CFP的MAC协议（HAF-MAC）。解决了工业无线网络化控制系统上层下达的周期性通信任务和非周期性通信任务在数据链路层中的实时调度问题，并有效解决了本文提出的应用层调度算法生成的预留时间可能存在浪费的问题。同时，在理论分析了HAF-MAC协议时隙利用率的基础上，提出了基于时隙的HAF-MAC（TSHAF-MAC）协议。TSHAF-MAC协议比HAF-MAC协议提高了时隙利用率，使吞吐量和平均延时得到了进一步改善，进而提高了非周期性通信任务的实时性。最后，对这两个协议进行了仿真建模与验证，进而较系统地解决了工业无线网络化控制系统中的通信任务的实时调度问题。 （5）分别将论文中的第三章和第四章的部分研究成果,在本人博士研究阶段研发的无线智能照明控制系统这一物理实验平台上进行了一定的验证。

港口业船舶优化调度模型设计

以港口船舶计划调度为研究背景 ,分析了港口业计划调度的特征 ,提出了生产计划调度的系统框架 ,并在此基础上建立了以船舶拖期惩罚费用为最小 ,多种因素约束下的调度模型 ,将人工智能技术应用到实际生产调度中 ,实现分层次、分级研究多种资源约束条件下的计划调度和优化

多加工单元并行调度仿真系统

由于计划调度问题本身的复杂性，很难寻求到最优解。从简化问题和满足加工系统实时性的要求，近年来提出各种解法，但由于这些方法的背景和目标不同。使其在性能上很难作出比较，这也正是仿真技术在此方面得到普遍应用的主要原因。该文就此介绍了一个基于多单元的并行仿真系统。

面向重组的车间控制器系统

本文以车间层计划调度功能为主线，分析了引入重组思想对车间控制器计划调度功能的改进，以及相应控制结构的变化，并以此为基础开发了一个面向重组的车间控制器软件系统。

柔性制造单元一种多层计划调度方法

柔性制造单元的计划与调度问题已有许多的讨论,但大都针对具体的系统以及对任务做某些假设,本文提出一种多层计划和调度的方法并对每层的功能进行讨论,这种方法的结构可应用于各类单元.同时提出三种机器资源的分配方法.文中给出了仿真结果表明此方法是比较有效的.

流程企业计划调度体系结构研究

以石化企业为背景,在深入分析流程企业计划调度系统结构特征的基础上,结合流程企业计划调度的关键目标,提出了一种基于模型的中心化流程企业计划调度通用结构,突出了计划调度的中心地位.以此为指导,进一步建立并实现了基于知识的智能计划调度总体结构,为流程企业生产系统的运行优化提供了方法论的指导.

卷烟厂制丝线生产过程建模与计划仿真

对当前卷烟厂制丝线计划与调度管理中存在的不足进行了介绍,并在建立制丝生产线生产过程模型的基础上,提出了用于解决问题的计划仿真系统,对所采用的仿真策略进行了详细介绍。采用这一策略实现的仿真系统能够很方便的适应于其他行业类型的仿真。

制丝线计划与调度系统研究与实现

首先分析了烟草行业制丝线的特点,然后针对制丝线的计划与调度问题,提出了基于规则的调度算法,最后依托于某烟厂制丝线项目,基于.Net技术完成了计划与调度系统的开发,该系统已经投入实际使用,很好地完成了制丝线计划与调度,提高了生产质量和生产效率。

卷烟厂制丝线计划仿真系统开发

文章首先分析了卷烟厂制造执行系统(MES)的特点以及发展现状,在此基础上对制丝线进行了介绍,指出了当前制丝线计划与调度管理中存在的不足,并提出了用于解决问题的计划仿真系统,最后在一个模拟的卷烟厂制丝线环境下实现了该系统。

基于RFID的混流装配汽车生产线物料动态配送研究

针对混流装配的汽车自动化生产线提出了基于RFID的车辆追踪和基于条码的无线物料库存管理实现方法。在此基础上,设计了装配生产线的物料动态配送调度业务流程,给出了物料动态配送的规划依据,并进行了实例计算。

冷轧生产线机组作业计划过程中的投料混合比算法

为了实现冷轧生产线的均衡生产,提出了机组排产作业计划过程中的投料混合比算法。在该算法中,首先根据各道工序机组的生产能力、产品类型、故障和生产过程中的随机干扰等,计算在生产计划期内依概率平均的最佳缓冲区库存量,该库存量能够使机组实现均衡生产;其次,在现有在制库存条件下,考虑生产机组的生产能力和生产的产品类型,提出了本工序机组负荷平衡的机组排产作业计划在线生成方法;最后,结合上述两种方法,利用程序迭代搜索方式求解,既保证本道工序机组负荷平衡,也保证下道工序最佳库存的优化投料混合比,保证了冷轧生产线均衡生产的可行性。

混流装配线计划调度系统设计与开发

随着全球市场竞争更加激烈，上层计划管理系统（MRPII/ERP）受市场影响越来越大，计划的适应性问题愈来愈突出，明显感到计划跟不上变化。因此，解决生产计划的适应性以及增加底层生产过程的信息流动，提高计划的实时性和灵活性，已经成为一个重要的研究课题。制造执行系统（MES），作为上层计划和底层控制的桥梁，能够通过传递信息，可使得从订单下达到产品完成的整个生产活动进行优化。依赖准确的数据对工厂活动进行指导、启动、响应和报告。其中，车间级计划与调度管理系统是整个MES系统的核心技术，是现代生产管理的关键问题之一。国内外许多学者对计划调度方法作了大量的研究。 在研究生期间参与了课题组国家863高技术计划项目“面向汽车行业总装过程的可视化监控与执行管理系统”的研究与开发工作，我的主要工作是：以西安法士特齿轮有限公司的装配制造执行系统项目为应用背景，在搭建课题主要内容的SIA-MES运行平台中承担生产事件模型的设计以及软件开发工作，并在SIA-MES运行平台基础上，对混流装配线的调度问题进行了研究，给出了一种缩短生产周期的投产排序算法，设计了混流装配线计划调度系统，独立完成了软件部分的设计与开发工作。并且通过了辽宁省电子信息产品监督检验院的产品测试、得到了他们的认证。 本文的内容主要有以下几方面： 首先，阐述了MES以及制造业混流生产的产生原因及发展现状； 其次，对SIA-MES运行平台做了简单的介绍；并重点阐述了平台基于事件触发的通信机制以及事件对于计划调度系统的支撑。在此基础上，分析制定了计划调度系统的设计目标，而后按此目标完成了系统的功能设计，并对混流装配线调度问题进行了研究，针对计划实施的不同阶段给出不同的优化方法。 最后，介绍了计划调度系统的软件实现。包括基于SOA的软件实现技术，给出了软件系统的总体结构，并对各模块的具体实现进行了简单的介绍，包括类设计以及数据库设计。