基于非合作博弈的多目标硫化车间生产调度研究

基于非合作博弈的硫化车间多目标生产调度研究学位论文完成日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解青岛科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为青岛科技大学。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)本学位论文属于：保密□，在年解密后适用于本声明。不保密□。(请在以上方框内打“√”)本人签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I基于非合作博弈的硫化车间多目标生产调度研究摘要当前我国轮胎企业面临着严峻的挑战。轮胎硫化车间硫化过程普遍存在规模大、约束复杂、不确定性强、多目标和生产管理模式多样等特点，且传统调度研究的优化目标是由全体工件的同构目标加权组成的全局目标。对于可能存在的工件加工要求之间的差异，则通过权值在全局目标中简单地进行协调。显然，这种方法没有充分重视不同工件具有的独立要求，因此也很难准确表达不同类型的工件具有不同加工要求的意愿。针对多目标生产调度的需求现状，结合博弈理论，发挥其优点，建立一种新的解决硫化车间制造多目标生产调度的方法，有助于推动生产调度理论的发展，改善其性能，拓宽其应用领域，具有重要的理论意义和积极的实际意义，应用前景广阔。传统调度研究的关注于全局目标，忽视了客户目标，无法满足这类复杂制造过程生产调度的需要。为了适应新的要求，本文在已有研究的基础上，应用非合作博弈理论研究硫化车间的调度问题，分别建立基于客户和生产方驱动的非合作博弈模型，并应用相应的算法对模型进行求解，总结起来本文主要做了一下几方面的工作：通过查阅大量的文献总结了生产调度的分类、特点，以及目前生产调度存在的问题，阐述了已有的研究的背景及意义。回顾了博弈论的要点，剖析了博弈论的理论精髓，指出博弈论在生产调度中的应用的关键在于建模和求解。阐述了本文的研究关注点、可行性以及博弈论在生产调度中的研究思路。以客户利益为核心，建立客户驱动的非合作博弈的硫化车间多目标调度模型，将制造任务、硫化机映射到博弈模型中，研究使用遗传算法进行非合作博弈模型的Nash均衡点求解，通过求解结果验证模型的正确性。从生产方目标出发综合考虑全局目标，分析硫化车间的特点，建立基于生产方驱动的非合作博弈硫化车间多人多目标模型，给出纳什均衡调度的定义，分析纳什均衡点的存在性。针对生产方驱动的非合作博弈模型，以硫化车间生产调度为背景，将借鉴传统调度算法，设计了一种基于价格调节机制的算法，来求解松弛的纳什均衡调度，再将纳什调度转化为原纳什均衡调度的解，最后对算法进行仿真，通过仿真结果验证该算法的合理性。II关键词：生产调度，非合作博弈，纳什均衡，遗传算法，硫化车间ISTUDYONVULCANIZATIONWORKSHOPPRODUCTIONSCHEDULINGBASEDONNON-COOPERATIVEGAMEABSTRACTTirecompaniesarefacingseverechallengesinChina,thevulcanizationprocessofthetirewidespreadlarge-scale,complexconstraints,uncertainty,multi-objectivesandtheproductionmanagementmodeisvarious.Thetraditionalschedulingoptimizationobjectiveoftheresearchisglobalgoals.Thedifferencesthatmayexistbetweenthejob’srequirementsandtherequirementsaresimplycoordinatedbyweightedintheglobalobjectives.Obviously,thisapproachdoesnotpayfullattentiontotheindependentrequirementsofdifferentjob,itisdifficulttoaccuratelyexpressthedifferentjobwithdifferenttypesofprocessing,forthedemandofmulti-objectiveproductionscheduling,thisresearchtakesadvantageofgametheorytoestablishanewmanufacturingproductionscheduling，thattheestablishmentofmulti-objectivemethodtosolvethevulcanizationworkshoptohelppromotethedevelopmentofthetheoryofproductionscheduling,improvetheirperformanceandbroadenitsapplications.Theresearchhasimportanttheoreticalandpracticalsignificance,broadapplicationprospects.Traditionalschedulingresearchfocusedontheglobalgoal,ignoringtheclients'objectives,unabletomeettheneedsofsuchcomplexmanufacturingprocess,inordertoadapttothenewrequirements,thepapertakesadvantageofnon-cooperativegametheorytostudythevulcanizationworkshopschedulingproblem,tocreatetwomodelsbasedonthecustomersandproduction-driven,andshouldusetheappropriatealgorithmtosolvethemodel.Summedupthispaper,theworkliesinfiveaspectsasfollow:Reviewthemainpointsofgametheoryandanalyzeitsessence.PointoutitsIVapplicationsinproductionschedulinginmathematicalmodelingandproblemsolving.Describethefocusandfeasibilityofthispaper,includingresearchideasinproductionschedulingbasedongametheory.Buildthemulti-objectiveproductionschedulingmodelwhichisbasedonnon-cooperativegametheoryanddrivenbythecustomers’interests,andmaptaskmanufacturingandvulcanizingmachinesintothegametheorymodel，accordingtothecoreoftheproductionnamelytheinterestsofcustomers.Meanwhile,studyusingthegeneticalgorithmtofindouttheNashequilibriumpointinthemodelofnon-cooperativegametheory,andverifythecorrectnessofthemodelthroughtheresults.Setupthemulti-objectivenon-cooperativegametheorymodelpromotedbytheproducers,startingfromthetargetsoftheproducer,consideringtheglobalobjectives,analyzingthecharacteristicsofvulcanizationworkshop.DefinitetheNashequilibriumscheduling,andanalyzetheexistenceofNashequilibrium.Thenon-cooperativegametheorymodel,pushedbytheproducer,takingthevulcanizationworkshopastheresearchbackground,willdrawlessonsfromthetraditionalschedulingalgorithmstodesignaNashEquilibriumschedulingalgorithmbasedonthepriceadjustmentmechanism.BythissortofalgorithmstheproblemsoftheslackschedulingofNashequilibriumcanbesolved,andtheanswerswillbeconvertedtothesolutionsoftheoriginalNashequilibriumscheduling.Finally,aftersimulation,therationalityofthisalgorithmwillbeverified.KEYWORDS:Vulcanizationworkshop,Productionscheduling，Non-cooperativegame,Nashequilibrium,GeneticalgorithmI目录前言.....................................................1第一章绪论...............................................31.1生产调度的问题概述..........................................................................................31.1.1生产调度的描述...........................................................................................31.1.2生产调度的特点............................................................................................41.1.3生产调度的问题分类...................................................................................51.2生产调度中研究方法..................................................................................