服务型制造系统中维修与生产计划的协同调度机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51305024
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0510.制造系统与智能化
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The manufacturing industry is experiencing the transform from "production-oriented manufacturing" to "service-oriented manufacturing". New phenomena and factors appear and challenge the traditional manufacturing approach and theory. For example, customers are allowed and encouraged to participate in the process of manufacturing in the service-oriented manufacturing. Another important one is the outsourcing of producer service, such as the preventive maintenance. All of these demand new operation management and scheduling theory and approach urgently. The project studies the jointly scheduling problem of production and maintenance policies in the service-oriented manufacturing system. To begin with, we discuss the feature of the service-oriented manufacturing. A customer behavior model of participating in manufacturing is built and the correlation between manufacturing and customer behavior is analyzed, on the basis of which a production scheduling model integrating customer behavior is built. A sequential decision based approach is presented. Secondly, the outsourcing decision model of maintenance service is formulated as a linear programming model. A preventive maintenance plan optimization model with the consideration of outsourcing is built as a programming model and solved by genetic algorithm. Thirdly, the mechanism between production and maintenance is discussed and a model is formulated to jointly schedule production and preventive maintenance. In the sequential scheduling approach, a method combining genetic algorithm and local search motived by the distribution of electronic layer outside the atomic structure is proposed. An evaluation method integrating analytic hierarchy process with the fuzzy mathematics is put forward to select the best compromise solution from the Pareto solutions. Finally, simulation experiments are carried out with emplant software to verify and analyze the models and the approaches. A scheduling prototype system is designed and developed in order to put the above research conclusion into practice. The project belongs to applied basic research. The research result will lay foundation for the production operation management and control in service-oriented manufacturing systems. Therefore the research on the jointly scheduling problem of production and maintenance policies in the service-oriented manufacturing system is of great importance both in theory and in practice.
现代制造业正从"生产型制造"向"服务型制造"转变,顾客参与和业务外包是服务型制造的两大特征,由此产生的新问题成为目前制造业迫切需要解决的重要问题。本项目围绕服务型制造系统中维修和生产计划的协同调度问题开展研究。系统分析上述特征,建立顾客参与的行为模型,揭示其对制造过程的影响规律,从而建立基于顾客参与的生产调度模型,提出调度优化方法;建立维修外包决策模型并提出优化方法,在此基础上,建立维修计划优化模型并提出优化方法;最后分析维修与生产的关联关系,建立服务型制造系统中维修和生产计划的协同调度优化模型,在序贯调度优化框架内,集成遗传算法和基于能级的局部搜索算法提出优化方法,设计Pareto解评价方法;最后仿真分析,开发原型系统并验证。本项目属于应用基础研究,将形成一套针对服务型制造系统的维修和生产计划的协同调度理论和方法,能为服务型制造系统的生产运作提供理论支撑,具有重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

随着云计算、大数据等先进科学技术的出现,现代制造业正从“生产型制造”向“服务型制造”转变,原来的生产管理和控制方法及手段都面临着新的挑战,如何科学高效地对服务型制造系统进行管理和控制成为摆在决策层面前迫切需要解决的重要问题。本项目从分析服务型制造系统的特征出发,总结出“顾客参与”和“业务外包”是服务型制造系统的两大特征,然后以柔性作业车间生产环境作为应用场景展开研究。(1)建立了柔性作业车间调度的优化模型,提出了求解该问题的启发式规则库;提出了超启发式遗传算法、改进的细菌觅食算法、双机制头脑风暴算法、超启发式文化基因算法、精英量子进化算法和变邻域改进遗传算法求解该问题。(2)对比分析了现有预维护模型,选择了更具有通用性的扩展的混合PM模型作为预维修策略模型;采用威布尔分布模型建立了机器故障模型;结合预维护模型和机器可靠性函数,得到了预维护任务的可靠性模型。(3)建立了维修与生产计划的协同调度模型;提出了“先维护后调度”、“先调度后维护”、“生产与维护同步调度”的柔性作业车间维修与生产计划协同调度策略;对比分析了三种策略,数值实验结果证明“生产与维护同步调度”策略表现最优秀;在此基础上,提出了一种基于役龄模型的同步协同优化策略,进一步优化了协同调度策略并进行了实验验证。(4)建立了柔性作业车间动态调度优化模型;提出了右移重调度策略、完全重调度策略、部分重调度策略和基于关联树和机器路径的部分重调度策略,数值实验结果表明基于关联树和机器路径的部分重调度策略是求解该类问题的最优策略。(5)基于B/S架构开发了调度原型系统,将上述理论研究成果融入到原型系统里,根据生产计划自动产生生产调度结果和维修计划的调度结果。本项目属于应用基础研究,形成了一套针对服务型制造系统的维修和生产计划的协同调度理论和方法,能为服务型制造系统的生产运作提供理论支撑,具有重要的理论意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
求解柔性作业车间调度问题的细菌算法对比及改进
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    郑州大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴秀丽;张志强
  • 通讯作者:
    张志强
求解柔性作业车间调度问题的一种精英量子进化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Intelligent Manufacturing
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Xiuli Wu;Shaomin Wu
  • 通讯作者:
    Shaomin Wu
改进细菌觅食算法求解柔性作业车间调度问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    计算机集成制造系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴秀丽;张志强;杜彦华;闫瑾
  • 通讯作者:
    闫瑾
变邻域改进遗传算法求解混合流水车间调度问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机集成制造系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴秀丽;崔琪;余建军
  • 通讯作者:
    余建军
求解离散调度问题的双机制头脑风暴算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    控制与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴秀丽;张志强
  • 通讯作者:
    张志强

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其他文献

MALT1基因2种转录本在正常人和B细胞白血病中的表达特点
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  • 通讯作者:
    李扬秋
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    郭周义
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王欣玉;胡峻岩;金真伊;陈少华;杨力建;卢育洪;吴秀丽;李扬秋
  • 通讯作者:
    李扬秋
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    何文英
丹参酮抗肿瘤作用的体外实验研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    吴秀丽;杨开选;袁淑兰
  • 通讯作者:
    袁淑兰

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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