● 摘要
高级计划与排程（Advanced Planning and Scheduling，APS）系统的研究最早起源于20世纪40年代，但是限于当时计算机软硬件水平落后和APS算法不成熟，APS系统并没有在现实生产环境中广泛应用。近年来，随着计算机硬件水平的提高和APS算法的不断演进，很多制造企业将APS系统作为一个重要工具引进到企业的生产管理系统中来。但随着APS系统的应用推广，很多问题也逐渐暴露出来，由于现实的生产环境多种多样，APS系统在不同类型行业的应用条件有很大差距，在某些特定生产环境的应用还存在很多问题。本文以基于准时生产制和流水加工模式的离散制造企业为研究对象，从APS系统具体问题定义（约束定义）、APS系统算法和APS系统集成三个方面论述了APS系统关键技术，提出了基于面向对象约束分类的动态约束定义方法，设计了基于准时生产制和流水加工模式的混合启发式算法和基于SmarTeam数据模型的MPM 系统与APS系统集成映射模型，为APS系统在基于准时生产制和流水加工模式的离散制造企业中的应用做了一点尝试。本文重点围绕以下内容展开研究：1）分析了现有APS系统约束定义方法，提出了一种面向对象的约束分类，并以此为基础提出一种动态定义约束方法，从定义原始数据集、约束文档结构、约束定义程序和约束定义检验等方面详细阐述了动态定义约束方法的具体步骤。2）给出了准时生产制和流水加工模式下的算法模型，将目标求解过程分为两个阶段：第一阶段求解给定任务顺序条件下的最优目标值，提出了三个引理并分别加以证明，以三个引理为理论基础提出给定任务顺序的最优目标值求解方法；第二阶段求解最优任务顺序，提出了改进NEH算法优化初始任务排序，以初始排序为初始解集结合禁忌搜索法和遗传算法的优点提出了并行禁忌搜索算法。然后提出了在不同交货期、并行工序和优先级约束条件下的改进算法：在不同交货期条件下提出改进的给定任务顺序求解方法；在并行工序条件下提出加工任务前推排程、后推排程和优化排程方法；在优先级约束下提出新的禁忌解判别方法。本文通过大量数据实验验证了并行禁忌搜索算法的优化性能和求解稳定性。文中将混合启发式算法与ILOG-CP算法进行对比实验，验证了混合启发式算法的排程效果。最后将本文提出的混合启发式算法与Acepilot APS和Asprova APS系统进行算法对比，通过对一个准时生产制和流水加工模式下的典型算例进行排程，分析对比了排程时间和排程结果，验证了本文提出的混合启发式算法在准时生产制和流水加工模式下的优越性。3）分析了APS系统现有集成方法的优缺点，从系统集成架构、集成系统流程、集成控制流程和XML集成映射模型等方面详细论述了基于SmarTeam数据模型的MPM系统与APS系统集成，提出了XML格式文档接口的集成方法，并在MPM与APS系统集成中加以验证。文章最后通过在某减震器厂的实际应用验证了本文算法其在准时生产制和流水生产模式条件下排程的可行性。