制造系统柔性资源调度问题及其优化算法研究--《浙江大学》2016年硕士论文
制造系统柔性资源调度问题及其优化算法研究
【摘要】：随着先进制造技术及其模式的不断发展、市场需求的不断多样化以及工业化信息化的不断融合和应用,制造企业面临着越来越大的挑战和机遇。面对日益突出的资源多样化、共享常态化、市场瞬态化、竞争白热化的大制造环境,对各种制造系统内的柔性资源进行优化配置调度将有利于资源共享利用率最大化,企业效益最大化。但是,随着制造系统复杂性增加,以及柔性资源数量的扩大,其优化调度的复杂性和困难度也随之快速增长。本文主要针对制造系统内的两大柔性资源调度问题：单企业内的柔性作业车间资源优化调度问题,以及多企业间的网络化制造系统的柔性资源调度问题进行研究,研究重点为调度问题求解算法的优化与实现。首先介绍了制造系统及其柔性资源,并对单企业内的柔性作业车间制造系统和多企业间的云制造和网络化制造系统的资源调度问题进行分析和比较,明确了不同规模制造系统内不同粒度的柔性资源调度问题的共性和差异。接着,针对国内外研究最多的单企业内的柔性作业车间调度问题(FJSP)进行进一步深化研究。通过对FJSP问题的描述、分析和建模,提出了基于混合遗传算法的求解技术路线以及两个主要的算法优化方向——机器选择初始解的产生办法和局部搜索的邻域搜索技术。在两项优化的基础上,提出了基于极限加工时间的两级递阶算法,以及基于扩大空闲时间变邻域搜索的混合遗传算法。通过国际标准算例以及实际生产案例的测试计算,证明算法的可行性和有效性。最后,针对多企业间的网络化制造系统柔性资源调度问题(FNSP),分析了系统内任务和资源的表达模式,使用逻辑制造单元和物理制造单元统一调度不同粒度、不同地域内的制造任务和制造资源。综合考虑网络化制造系统的完工时间和制造成本两大评价指标,用本文改进后的混合遗传算法求解多目标优化调度问题,并通过算例求解验证模型和算法的可行性。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TP18【目录】：
致谢4-5摘要5-6ABSTRACT6-111 总论11-24 1.1 课题研究背景及意义11-12 1.2 制造系统及其柔性资源12-14
1.2.1 制造系统12
1.2.2 制造资源及其资源粒度12-13
1.2.3 柔性制造资源13-14 1.3 柔性资源优化调度问题(FRSP)14-18
1.3.1 柔性车间调度问题(FJSP)15
1.3.2 网络化制造系统柔性资源调度问题(FNSP)15-17
1.3.3 两类柔性资源调度问题的区别与共性17-18 1.4 国内外研究现状18-22
1.4.1 柔性作业车间调度问题的求解研究18-20
1.4.2 网络化制造柔性资源调度研究现状20-21
1.4.3 现有问题及研究空间21-22 1.5 论文研究内容及章节安排22-242 柔性作业车间调度问题及其遗传算法24-37 2.1 引言24 2.2 FJSP问题描述及建模24-27
2.2.1 FJSP问题描述24-25
2.2.2 FJSP数学模型25-27 2.3 FJSP问题特征及解空间分析27-29 2.4 遗传算法求解FJSP问题29-36
2.4.1 遗传算法29-30
2.4.2 遗传算法求解FJSP问题的技术路线30-36 2.5 本章小结36-373 基于优先指数矩阵的FJSP机器初始方法37-54 3.1 引言37 3.2 机器选择方法设计37-39 3.3 实验结果及效果分析39-53
3.3.1 参数选择39-43
3.3.2 初始机器链性能比较43-50
3.3.3 基于PIM的遗传算法求解FJSP50-53 3.4 本章小结53-544 基于极限加工时间的两级递阶算法求解FJSP问题54-66 4.1 引言54 4.2 基于极限加工时间的机器选择54-57
4.2.1 问题建模及求解54-55
4.2.2 机器选择解池性能分析55-57 4.3 基于初始机器链解池的遗传算子57 4.4 工序排序变邻域搜索57-63
4.4.1 调度问题已有邻域结构分析58
4.4.2 变邻域结构设计58-62
4.4.3 两级递阶算法62-63 4.5 实例应用与结果分析63-64 4.6 本章小结64-665 扩大空闲时间变邻域搜索的混合遗传算法求解FJSP问题66-86 5.1 引言66 5.2 针对FJSP问题的邻域设计66-67
5.2.1 已有的FJSP邻域设计66
5.2.2 跨机器邻域分析66-67 5.3 扩大空闲时间的变邻域结构67-74
5.3.1 扩大工序w的空闲时间68-69
5.3.2 扩大工序组x,y的空闲时间69-72
5.3.3 更优调度结果的实现72-73
5.3.4 第二工序v的重定位73
5.3.5 变邻域结构73-74 5.4 混合遗传算法及其实现74-85
5.4.1 算法具体流程74
5.4.2 经典算例测试及分析74-78
5.4.3 实际柔性资源调度问题应用78-85 5.5 本章小结85-866 网络化制造系统柔性资源优化调度86-93 6.1 引言86 6.2 网络化制造系统调度模式86-89 6.3 网络化柔性资源调度问题描述及建模89-91
6.3.1 网络化柔性资源调度问题描述89-90
6.3.2 网络化柔性资源调度问题建模90-91 6.4 网络化柔性资源调度问题求解91 6.5 实例应用与分析91-92 6.6 本章小结92-937 全文总结与展望93-96 7.1 全文总结93-95 7.2 研究展望95-96参考文献96-102附录 部分标准算例求解结果甘特图102-107攻读学位期间取得成果107
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京公网安备75号C、7；D、8；40、在HTML中，标记&pre&的；A、标题标记；B、预排版标记；C、转行标记；D、文字效果标记；二、填空；1、JSP网页动态部分包含三种元素，它们是(指令；18、out.println()方法主要作用是向；19、JavaBean一般将属性设置成私有的，通；20、JDBC的全称是JavaDataBaseC；21、使用JDBC-O
40、在HTML中，标记&pre&的作用是(
A、标题标记
B、预排版标记
C、转行标记
D、文字效果标记
1、JSP网页动态部分包含三种元素，它们是(指令、脚本和动作)。
2、JSP的全称是Java Server Page。
3、JSP的优点之一是可以使得界面显示和功能逻辑。
4、JSP本质上是对Java的扩展。
5、JSP技术开发的程序架构只能是C/S或B/S。
6、Web应用的三层体系架构中的三层是数据层、业务逻辑层和表示层。
7、JSP引擎和Servlet引擎是系统模块，它们随着Web服务器启动装入内存，而随着Web服务器关闭而释放。
8、客户与Web服务器通信是通过http协议来完成的。
9、Web服务器是一种请求/应答的服务器。
10、指令主要包括page指令、taglib指令和include指令。
11、使用taglib指令可以实现使用自定义的JSP标签。
12、和JavaBean密切相关的三个JSP元素是useBean、getproperty和setproperty。
13、&jsp:plugin&动作元素的主要作用是在客户端中运行一个Bean或显示一个Applet。
14、JSP异常主要有JspError和JspException两类。
15、JSP内置对象共有四种Scope，它们是page、request、session、application。
16、request对象用于获取URL中参数值的方法是getparameter()。
17、表单向JSP提交数据的方式主要有GET和POST。
18、out.println()方法主要作用是向客户端输出换行。
19、JavaBean一般将属性设置成私有的，通过使用getXXX()方法和setXXX()方法来进行属性的取得和设置。
20、JDBC的全称是Java DataBase Connectivity。
21、使用JDBC-ODBC桥时必须新建ODBC数据源。
22、用来执行executeUpdate方法的对象被称为语句对象。
23、JDBC二层模型是指Java应用程序直接同数据库交互。
24、事务处理技术包括数据查询和数据更新。
25、在JSP中使用Javabean可以通过&jsp:usebean&动作元素。
26、如果你只希望你的Javabean在当前页面有效，应该设置scope=”page”。
27、&jsp:setProperty&动作中的value属性具有提供属性值功能。
28、如果你想使用Javabean设计一个网站计数器，那么该bean的scope应当设为application。
29、从本质上讲，Servlet是Java类。
30、JavaBean必须是一个公开的类，也就是说JavaBean的类访问权限必须是public的。
1、JSP和Java一样具有平台独立性。T
2、JSP在运行之前必须转换成Servlet。T
3、JSP网页中一定包含JSP程序。F
4、JSP第一次执行的速度要比第二次执行的速度慢。T
5、运行JSP程序只需要浏览器即可。F
6、开发JSP必须使用JDK工具包。T
7、安装完JDK后，会自动配置环境变量。F
8、Tomcat是Web服务器，不提供JSP引擎和Servlet引擎。F
9、应用Servlet和Servlet引擎都属于系统模块。T
10、Tomcat的端口一旦配置好，就不可以再改变。F
11、JSP中声明的一个变量的例子如下：&%! int i,j %&。F
12、JSP中一个表达式的例子如下：&%=Integer.toHexString(100);%&。F
13、标签库是一个XML格式的文件。T
14、使用&jsp:include&可以动态地引入JSP文件和HTML文件。T
15、在JSP程序中如果出现了”””字符串，应该用”\””代替。T
16、session对象常用于记住客户的名字。T
17、每个session都有独一无二的ID，用于区分不同的session。T
18、负责处理客户请求的内置对象是request。T
19、page对象表示JSP页面本身。T
20、客户通常使用HTML表单向服务器的所有页面提交信息。F
21、JDBC API在JDK中已经包含了。T
22、执行数据库操作必须使用SQL语句。T
23、使用getInt()方法可获取int类型的字段值。T
24、使用JDBC-ODBC桥效率会有所降低。T
25、JDBC API最基本、最简单形式的操作要经过四个步骤。T
26、&jsp:getProperty&必须出现在其对应的&jsp:usebean&标签之后。T
27、JSP中的Javabean是一个Java类，对该类没有什么约束规范。F
28、相同的Javabean只会实例化一次。T
29、Javabean的部署有两种方式，一种是公有目录下，一种是私有目录下。T
30、Tomcat规定Javabean必须放在包中。T
四、简答题
1. 什么是JSP？与ASP、PHP、ASP.NET相比，JSP有哪些优点？？
答：JSP(Java Server Pages)是由Sun Microsystems公司倡导的、许多公司参与一起建立的一种动态网页技术标准。JSP技术是用Java语言作为脚本语言的，JSP网页为整个服务器端的JAVA库单元提供了一个接口来服务于HTTP的应用程序。
JSP不像CGI，ISAPI和NSAPI那样难于编写和维护，不像PHP那样只能适应中小流量的网站，也不像ASP那样受到跨平台的限制(只能运行于Microsoft公司开发的IIS和PWS上)。JSP体现了当今最先进的网站开发思想，和其他Web开发工具相比，JSP有着它自己强大的优势。
程序可以跨台平执行。JSP可以让开发人员在任意环境中进行开发，在任意环境中进行系统部署，在任意环境中扩展应用程序。
多样化和功能强大的开发工具支持。Java有许多非常优秀的开发工具，而且有许多可以免费得到，并且其中的许多已经可以顺利地运行于多种平台之下。
强大的可伸缩性。从只有一个小的jar文件就可以运行servlet/jsp到由多台服务器进行集群和负载均衡，到多台Application进行事务处理，一台服务器到无数台服务器，Java显示了巨大的生命力。
2. jsp有哪些动作?作用分别是什么?
&jsp:param&操作被用来以“名―值”队的形式为其他标签提供附加信息
&jsp:include&操作允许在请求是在现成的JSP页面里包含静态或者动态资源
&jsp:forward&操作允许将请求转发到另一个JSP、servlet或静态资源文件
&jsp:useBean&标签用来在JSP页面中创建一个JavaBean实例并指定他的名字以及作用范围
&jsp:setProperty&此操作和setBean一起协作，用来设置JavaBean的属性
&jsp:getProperty&操作是对&jsp:setProperty&操作的补充，用来访问一个Bean的属性
&jsp:plugin&用来产生客户端浏览器的特别标签，可以使用它来插入Applet和JavaBean
3. JSP、Java和JavaScript有什么区别与联系？？
答：JAVASCRIPT从其名称含义是JAVA脚本，是在浏览器中运行的脚本语言，由于其大部分语法规范取自于JAVA语法规范，所以取名为JAVASCRIPT。JAVASCRIPT是一门基于对象的弱类型脚本编程语言,主要用来制作网页前台的技术。并且是现在比较热门的AJAX技术的核心。
JSP是JAVA SERVER PAGE的首字母缩写，顾名思义，是JAVA的服务端页面，其动态语法部分完全是JAVA规范。JSP是基于Java的技术，用于创建可支持跨平台及Web服务器的动态网页。从构成情况上来看，JSP页面代码一般由普通的HTML语句和特殊的基于Java语言的嵌入标记组成，所以它具有了Web和Java功能的双重特性。JSP是和ASP,PHP一样的服务器端语言,主要用来制作网站后台的技术。
JAVA是和C/C++一个等级的强类型编程语言,是纯面向对象的.比起JSP和JAVASCRIPT要复杂的多。一般学好JAVA就能很容易转向其他两门语言。
总结：JSP是JAVA技术的其中之一，所以学好了JAVA过渡到JSP从编程角度来讲比较容易，学好JSP以后要想学好JAVA，就还要学习更多的JAVA方面的东西，比如JAVABEAN，企业级应用等等。
JAVASCRIPT严格来讲，除了语法参照了JAVA语法规范外，和JAVA毫无关系，所以两者之间只是语法规范类似，相互之间的过渡就只有语法能够参照，其他的都得分别去了解，JAVASCRIPT是过程式语言，JAVA则是面向对象的。
4.include指令和&jsp:include&动作元素有什么不同？
答:前者是静态包含，后者为动态包含，前者在编译之前就完成了，后者在运行时才进行。
5. 什么是 HTML 语言？ HTML文件有什么特征？
答：HTML是超文本标记语言（Hypertext Mark-up Language）的缩写，主要用来创建与系统平台无关的网页文档。它是目前网络上应用最为广泛的语言，也是构成网页文档的主要语言，它不是编程语言，而是一种描述性的标记（标签）语言。
HTML文件是纯文本文件，是由HTML命令组成的描述性文本，HTML命令可以说明文字、图形、动画、声音、表格、链接等。HTML文件能用任意的文本编辑器编辑，如：记事本、写字板、Word等，也可以使用所见即所得的编辑器来编辑HTML文件，如Dreamweaver等。
6. 简述HTML和JavaScript在JSP动态网页中所扮演的角色。
答：要使用JSP开发出专业的动态网站，首先必须熟练掌握静态网站的制作技术。HTML是在学习JSP之前必须了解的基础知识，很多JSP语法的使用都是建立在HTML文档的基础上。实际开发中，一般都是使用现成的HTML文档来添加JSP的动态脚本并做适当修改，除了特殊的应用，很少从零开始写一个JSP页面，所以读懂HTML文档并了解HMTL语言中的技巧为更快地上手JSP提供了很大的帮助。
JavaScript是JSP知识体系中一个可选的知识模块。也就是说不了解JavaScript知识也不会影响JSP的应用开发，但是如果掌握了JavaScript的知识，将可以更加方便地解决网页开发中的某些特定问题，例如经常使用JavaScript判断用户在表单中输入数据的合法性。
7.如何在HTML网页中嵌入JSP程序代码？怎样来定义JSP中的声明区与程序区？
答：在JSP网页中必须于&%与%&符号间嵌入程序代码。
JSP声明的语法格式为：
&%! [ ] ... %& 或&%! 声明; [声明; ] ... %&
脚本代码的语法格式如下：
&% code fragment %& 或&% 代码 %&
8.请说明JSP中有哪3个指令元素，以及这3个指令的主要用途。
答：page指令：可用来设置JSP网页的特性，如编码方式、引用类、缓冲区等。
include指令：可用来将HTML、文本文件或者JSP程序加载当前的JSP网页。
taglib指令：可用来引用一个自定义的标签库。
9.JSP中include指令与include动作的区别？
答：include指令是指把其它页面的Java代码（源码）加进来，跟本页面的代码合并在一起，相当于把源码从那个页面复制到本页面中来，然后再编译。并且由于本页面编译时已经包含了别的文件的源码，所以以后其它页面更改时，本页面并不理会，因为已经编译过了。
&jsp:include&动作是指两个页面的代码运行完以后，再把包含的那个页面运行后的HTML结果页面加到本页面运行后的HTML结果页面中来。所以是运行时包含，并且还可以传递参数给被包含的页面。
10. JSP中的内建对象包含哪些？试简述这些对象在JSP中的主要功能。
答：request：取得客户端数据与系统的信息。
response：响应客户端信息。
application：记录与处理上线者共享的数据。
session：记录与处理上线者的个别数据。
out：控制数据输出的操作。
config：取得JSP编译后Servlet的信息。
pageContext：存取与处理系统运行时期的各项信息。
page：表示当前的JSP网页。
11. application与session存储数据变量的方式有何区别？
答：application：记录联机用户共享的数据。session：记录联机用户的个别数据。
12. 请说明session对象的生命周期在哪些状况下会结束。
包含各类专业文献、行业资料、各类资格考试、应用写作文书、专业论文、高等教育、JSP考试答疑52等内容。　
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