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內容簡介

　　本書對基于Holonic制造系統的制造單元的重構機制及調度單元典型問題進行了研究；重點實現HMS系統中調度單元與任務的動態(tài)調度方法，以及算法求解效率的定量分析；對制造單元中JSP（Job Shop Problem）、FSP（Flow Shop Problem）和混合系統問題進行了深入分析，提出了確定性演化算法求解這類問題的算法框架。

作者簡介

　　趙付青，蘭州理工大學，計算機與通信學院，教授，工學博士，博士后。主要研究領域為先進制造系統的基礎理論，重點研究方向為敏捷制造系統實現方法及重構技術，計算智能理論及其在先進制造系統中的應用等方面，內容涉及制造系統建模，模型的動力學分析及仿真，模型的優(yōu)化計算，仿生計算算法及其對Holonic制造模型的優(yōu)化計算等方面。2014年1月至2015年1月受留學基金委青年骨干教師計劃”的資助赴美國佐治亞理工學院制造研究中心訪問學習一年。2008年6月至2009年6月受教育部出國留學基金”的資助赴英國Exeter大學制造企業(yè)研究中心訪問學習一年。主持完成國家自然基金，國家自然基金國際合作項目，中國博士后特別資助，博士后基金一等，省自然基金，碩導基金，財政廳高校業(yè)務費，人事廳留學回國基金各1項；完成，參與國家，省部級項目13項；近5年來，發(fā)表論文49篇，SCI 16篇，EI 26篇，被引用69次；目前為制造領域國際核心期刊International Journal of Production Research，International Journal of Advanced Manufacturing Technology，International Journal of Computer Integrated Manufacturing的審稿人；獲得甘肅省科技進步三等獎，蘭州市科技進步二等獎，省科技創(chuàng)新活動，高?？萍歼M步三等獎等共10項，獲2013隴原青年人才扶持計劃，甘肅省高等學校青年教師成才獎，李政道獎學金”，學校十一.五” 科技先進個人，青年教師講課競賽，教學優(yōu)秀獎等榮譽稱號。出版專著1部，主編教材5部（71萬字）。

圖書目錄

第1 章緒論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
1．1 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
1．2 HMS 研究現狀 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4
1．3 HMS 調度系統 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 6
1．4 課題研究意義 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8
1．4．1 問題的提出 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8
1．4．2 研究內容 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9
1．4．3 研究意義 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 11
1．5 擬解決的關鍵科學問題與方法 ???????????????????????????????????????????????????????????? 12
1．5．1 關鍵科學問題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12
1．5．2 研究方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13
1．5．3 可行性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17
第2 章動態(tài)Holonic 制造系統建模及重構方法 ?????????????????????????????????????????????? 19
2．1 基于DHMS 參考模型的車間內部工作流程建模技術 ???????????????????????? 19
2．1．1 產品Holon（PH） ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 21
2．1．2 任務Holon（TH） ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 21
2．1．3 運行Holon（OH） ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 22
2．1．4 在線監(jiān)控Holon（SH） ???????????????????????????????????????????????????????????? 23
2．2 Holon 之間的交互 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 24
2．2．1 企業(yè)全局的多Holon 系統交互????????????????????????????????????????????????? 24
2．2．2 成員企業(yè)局部的多Holon 系統交互 ????????????????????????????????????????? 25
2．3 Holonic 制造系統參考體系結構研究 ?????????????????????????????????????????????????? 26
2．3．1 Holonic 制造系統的參考體系結構 ??????????????????????????????????????????? 26
2．3．2 Holonic 制造系統的控制策略 ??????????????????????????????????????????????????? 29
2．4 DHVE 參考模型的映射 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????? 33
2．4．1 物理層 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 34
2．4．2 實現層 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35
2．4．3 應用層 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37
2．5 基本Holon 的建模 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 38
2．5．1 基本Holon 的結構及工作原理????????????????????????????????????????????????? 39
2．5．2 基于Agent 的基本Holon 模型 ????????????????????????????????????????????????? 40
2．6 DHMS 系統的分布式決策過程及實現研究 ???????????????????????????????????????? 46
2．6．1 DHMS 系統中任務的分布式決策過程 ???????????????????????????????????? 47
2．6．2 訂單/任務單元模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 47
2．6．3 單元Holon 向DHMS 系統的映射 ??????????????????????????????????????????? 50
2．6．4 Holon/Agent 協調算法 ?????????????????????????????????????????????????????????????? 53
2．6．5 遞階式的投標和重配置 ???????????????????????????????????????????????????????????? 58
2．7 重構選項的識別、模擬及評估 ???????????????????????????????????????????????????????????? 64
2．7．1 通用配置的識別 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 64
2．7．2 離散事件的模擬及評估 ???????????????????????????????????????????????????????????? 66
2．7．3 系統層次結構 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 67
2．8 車間調度系統的實現 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 68
2．9 小結 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 72
第3 章混合流水車間調度模型及其仿真計算方法 ????????????????????????????????????????? 74
3．1 并行機調度模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 76
3．1．1 基本定義 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 76
3．1．2 模型描述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 77
3．1．3 模型假設條件 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 78
3．2 模型穩(wěn)定性證明 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 78
3．3 帶緩沖區(qū)的混合流水車間模型及其性能分析 ????????????????????????????????????? 81
3．3．1 帶有多個緩沖區(qū)的單級并行加工系統 ????????????????????????????????????? 81
3．3．2 帶有一個緩沖區(qū)的單級并行加工系統 ????????????????????????????????????? 82
3．3．3 數值分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 84
3．3．4 模型性能分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 84
3．3．5 仿真實驗及結果分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????? 88
3．4 可修混合排隊調度模型及其性能分析 ???????????????????????????????????????????????? 91
3．4．1 混合排隊調度模型 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 91
3．4．2 數值模擬及分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 96
3．5 小結 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 99
第4 章典型Job Shop 調度問題求解方法 ???????????????????????????????????????????????????? 100
4．1 Job Shop 調度問題 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 101
4．1．1 問題描述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 101
4．1．2 Job Shop 調度數學模型 ?????????????????????????????????????????????????????????? 101
4．2 JSP 問題求解算法 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 102
4．2．1 SCE 算法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 102
4．2．2 改進的SCE 算法 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 105
4．2．3 馬爾可夫模型及收斂性分析 ?????????????????????????????????????????????????? 107
4．2．4 實驗仿真與結果 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 110
4．3 基于改進SCE 算法的Job Shop 調度問題 ???????????????????????????????????????? 113
4．3．1 編碼機制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 113
4．3．2 解碼機制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 114
4．3．3 適應度函數 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 115
4．3．4 SCE 算法參數分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 115
4．3．5 基于改進SCE 算法的Job Shop 調度算法 ????????????????????????????? 116
4．4 算法復雜度分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 117
4．5 實驗仿真與結果分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 118
4．6 小結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 121
第5 章置換Flow Shop 調度算法 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 122
5．1 置換Flow Shop 調度問題 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 122
5．1．1 問題描述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 122
5．1．2 數學模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 123
5．2 基于SCE 算法的置換Flow Shop 調度算法 ?????????????????????????????????????? 123
5．2．1 編碼策略 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 123
5．2．2 映射策略 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 124
5．2．3 適應度函數 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 124
5．2．4 算法復雜度分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 125
5．3 實驗仿真與結果 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 125
5．4 小結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 130
第6 章動態(tài)預測調度模型求解方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????? 131
6．1 預測調度模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 131
6．2 預測調度方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 132
6．3 預測模型和Scatter Search 算法 ????????????????????????????????????????????????????????? 132
6．3．1 預測模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 132
6．3．2 Scatter Search 算法 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 133
6．4 實驗和仿真 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 138
6．4．1 實驗相關參數 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 138
6．4．2 預測結果 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 139
6．5 小結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 140
第7 章結論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 141
7．1 研究總結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 141
7．2 研究展望 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 143
參考文獻 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 144
附錄A 發(fā)表的學術論文目錄 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 152