先进生产规划与调度理论研究丛书：流水车间调度及其优化算法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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潘全科，高亮，李新宇 著

图书标签:

• 生产规划
• 生产调度
• 流水车间
• 优化算法
• 智能制造
• 工业工程
• 运筹学
• 排程
• 离散事件模拟
• 启发式算法

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560984230

版次：1

商品编码：11189027

包装：平装

丛书名： 先进生产规划与调度理论研究丛书

开本：16开

出版时间：2013-03-01

用纸：胶版纸

页数：238

正文语种：中文

内容简介

　　《先进生产规划与调度理论研究丛书：流水车间调度及其优化算法》力图总结作者和国内外同行在流水车间调度问题方面所取得的一系列研究成果，主要讨论和介绍置换流水车间调度、零空闲流水车间调度、阻塞流水车间调度、零等待流水车间调度和批量流水车间调度等问题的数学模型、问题特性及优化方法。
　　《先进生产规划与调度理论研究丛书：流水车间调度及其优化算法》可作为控制理论与控制工程、计算机科学与技术、管理科学与工程、机械工程等相关学科的教师、学生和研究人员的参考书。

目录

第1章 绪论

第2章 置换流水车间调度问题

第3章 置换流水车间调度问题

第4章 零空闲流水车间调度问题

第5章 阻塞流水车间调度问题

第6章 零等待流水车间调度问题

第7章 批量流水车间调度问题

前言/序言

流水车间调度及其优化算法：理论与实践前沿 生产规划与调度是制造业实现高效运营、提升竞争力的核心环节。尤其在当今快速变化的市场需求和日益激烈的全球竞争环境下，如何精确、灵活地安排生产任务，最大化资源利用率，最小化生产成本，已成为企业面临的关键挑战。本书《先进生产规划与调度理论研究丛书：流水车间调度及其优化算法》正是聚焦于这一核心问题，深入探讨流水车间调度这一经典且极具实用价值的生产组织模式，并系统梳理和分析了解决此类问题的各类优化算法。 流水车间，顾名思义，是指生产过程遵循固定的加工顺序，工件在各个工序站之间依次流转，如同流水线一般。这种组织形式在批量生产、加工精度要求高、工序间依赖性强的产品制造领域具有显著优势，例如汽车制造、电子产品组装、精密机械加工等。然而，流水车间的调度问题也因其固有的复杂性而备受关注。其核心在于如何为每个工件在每个工序站合理地分配时间，以满足预定的交货期，同时又要兼顾生产效率、设备利用率、在制品库存等多个相互制约的目标。 本书的研究内容，从理论基础到实践应用，层层递进，力求为读者构建一个全面而深入的理解框架。 第一部分：流水车间调度的基础理论与问题建模 本部分将为读者打下坚实的理论基础。首先，我们将从生产管理和运筹学等学科视角出发，系统阐述流水车间调度的基本概念、发展历程及其在现代制造业中的重要性。接着，我们将深入剖析流水车间调度问题的本质，识别其关键要素，包括工件、工序、机器（或工位）、加工时间、操作员、调度规则等。 在此基础上，我们将重点介绍流水车间调度问题的不同数学建模方法。这包括但不限于： 数学规划模型： 如整数线性规划（ILP）、混合整数线性规划（MILP）等，通过定义决策变量、目标函数和约束条件，将调度问题转化为数学模型，为后续的优化算法提供理论支撑。我们将详细讲解不同类型模型（例如，最小化最大完工时间（Makespan）、最小化总拖期（Total Tardiness）、最大化设备利用率等）的构建思路和优缺点。 Petri网模型： 尤其是在考虑资源冲突、并发和同步等动态特性时，Petri网提供了一种直观且强大的建模工具。本书将介绍如何利用Petri网来描述流水车间的动态行为，并分析其在调度分析中的应用。 其他建模方法： 视具体问题需求，也可能引入其他如基于事件的建模方法，以更精细地刻画生产过程的复杂性。 同时，我们还将深入探讨影响流水车间调度的各种约束条件，例如： 机器能力约束： 单台机器在同一时间只能加工一个工件。 工序顺序约束： 工件的加工必须按照预定的工序顺序进行。 交货期约束： 每个工件都有期望的完成时间。 资源约束： 除了机器，还可能包括操作员、工具、夹具等资源的可用性。 重排约束： 在某些情况下，可能允许对工件的加工顺序进行有限的重排，以期获得更好的调度结果。 理解这些模型和约束是进行有效调度设计的前提。 第二部分：经典流水车间调度算法及其理论分析 理论研究的目的是为了指导实践。本部分将聚焦于解决流水车间调度问题的各类经典算法，并对其进行深入的理论分析。 启发式算法（Heuristics）： 这类算法以简单、快速求解为目标，虽然不保证最优解，但在实际应用中往往能取得令人满意的结果。我们将详细介绍一系列经典的启发式算法，包括： Johnson法则： 针对两台机器的流水车间问题，能够找到最优解。 Campbell, Dudek and Smith (CDS)方法： 将多台机器的流水车间问题转化为一系列两台机器问题进行求解。 Palmer方法： 通过计算一个“倾斜因子”来确定工序的优先级。 Gifford-Rao方法： 另一种基于特定准则的启发式算法。 各种优先规则（Priority Rules）： 例如，先进先出（FIFO）、最短加工时间（SPT）、最长加工时间（LPT）、最少剩余工作时间（SRPT）、最早到期日（EDD）等，并分析它们在不同场景下的适用性和局限性。 元启发式算法（Metaheuristics）： 针对NP-hard的流水车间调度问题，元启发式算法在保证一定求解质量的同时，也具备较强的搜索能力。我们将重点介绍以下几种： 遗传算法（Genetic Algorithm, GA）： 基于自然选择和遗传机制，通过模拟“适者生存”的原则来搜索最优解。我们将深入讲解其编码方式、选择、交叉、变异等算子设计，以及在调度问题中的具体应用。 模拟退火算法（Simulated Annealing, SA）： 借鉴物理退火过程，通过“概率性”地接受一些非最优解来跳出局部最优，最终达到全局最优。我们将阐述其降温策略、 Metropolis准则等关键要素。 粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）： 受鸟群觅食行为启发，通过粒子间的协同搜索来寻找最优解。本书将介绍其速度和位置更新机制，以及在调度问题中的参数设置。 禁忌搜索算法（Tabu Search, TS）： 通过引入“禁忌列表”来避免重复搜索，引导搜索过程朝着新的区域发展。 蚁群优化算法（Ant Colony Optimization, ACO）： 模拟蚂蚁寻找食物路径的行为，通过信息素的积累来指导搜索过程。 对于每一种算法，我们不仅会介绍其基本原理，还会深入探讨其在流水车间调度问题中的具体实现细节、参数调整策略，以及它们的理论性能分析（如收敛性、最优性保证等）和在不同类型流水车间调度问题中的适用性。 第三部分：高级流水车间调度问题与现代优化技术 随着制造业的不断发展，流水车间调度问题也呈现出更加复杂和多样化的特征。本部分将关注这些高级问题，并引入更前沿的优化技术。 考虑多种约束和目标的调度问题： 多目标流水车间调度： 在最小化Makespan的同时，可能还需要最小化总拖期、最大化设备利用率、最小化能源消耗等。我们将介绍多目标优化技术，如Pareto优化、加权求和法、ε-约束法等。 带有故障和维护的调度： 机器故障和计划内维护是生产过程中常见的干扰因素。本书将探讨如何将这些不确定性因素纳入调度模型，并介绍鲁棒调度和弹性调度等概念。 动态调度： 生产过程中随时可能出现新的订单、紧急插单、工件损坏等突发情况。本书将研究如何构建能够快速响应动态变化的调度系统，以及相关的在线调度算法。 带资源约束的流水车间调度（RCPSP）： 考虑除了机器之外，操作员、工具等稀缺资源的分配问题。 柔性流水车间调度（Flexible Job Shop Scheduling）： 在某些工序，工件可以选择不同的机器进行加工，增加了调度的灵活性和复杂性。 现代优化技术与前沿研究： 机器学习在调度中的应用： 探索如何利用机器学习技术（如强化学习、深度学习）来学习调度策略，或者辅助优化算法的搜索过程。 智能优化算法的集成与改进： 结合不同元启发式算法的优势，或者对现有算法进行改进，以提高求解效率和解的质量。 基于仿真优化： 利用仿真技术来评估不同调度策略的性能，并结合优化算法进行迭代优化。 第四部分：实际应用与案例分析 理论研究最终要服务于实践。本部分将通过实际的工业案例，展示流水车间调度理论和优化算法的应用价值。我们将分析不同行业的典型生产场景，例如： 汽车零部件制造： 分析其大批量、高精度、多品种的特点，探讨如何优化装配线调度。 电子产品组装： 考虑其产品更新换代快、订单波动大的特点，研究动态调度策略。 精密仪器加工： 针对其高精度、长周期加工的特点，优化设备分配和任务排序。 通过对这些案例的深入剖析，本书将展示如何将所学的调度模型和优化算法应用于实际生产环境中，并分析实施过程中可能遇到的挑战以及相应的解决方案。 本书的特色与价值： 理论与实践的深度融合： 既有扎实的理论基础，又有丰富的实际应用指导。 系统性的算法梳理： 全面覆盖从经典到前沿的各类流水车间调度优化算法。 注重可读性与易理解性： 尽管内容深入，但力求以清晰的语言和图示进行阐述，适合不同背景的读者。 前瞻性研究视角： 关注行业最新发展趋势，探讨机器学习、动态调度等新兴领域。 本书适合于从事生产管理、制造工程、运筹学、计算机科学等领域的科研人员、工程技术人员、研究生，以及对生产调度问题感兴趣的企业管理者和一线操作人员。通过阅读本书，读者将能够： 深刻理解流水车间调度的复杂性及其重要性。 掌握构建流水车间调度模型的方法。 熟悉并能够运用多种经典和前沿的优化算法解决调度问题。 将所学知识应用于实际生产场景，有效提升生产效率和管理水平。 结论： 《先进生产规划与调度理论研究丛书：流水车间调度及其优化算法》是一本系统、全面、前沿的著作，旨在为读者提供一套解决流水车间调度问题的理论框架和实践工具。在瞬息万变的工业4.0时代，精益求精的生产调度能力已成为企业生存和发展的关键。本书的出版，必将为推动我国先进生产规划与调度理论研究的深入发展，以及提升制造业的智能化、高效化水平贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

这本《流水车间调度及其优化算法》着实让我眼前一亮，虽然我不是生产制造领域的专家，但书中对生产流程的梳理和优化思路却让我对“效率”有了全新的认识。开篇就如同拨开迷雾，将原本看似繁杂的流水线生产过程，通过生动的案例和严谨的逻辑，清晰地呈现在我面前。它并没有枯燥地堆砌理论，而是将复杂的概念转化为易于理解的图表和模型，让我能够直观地感受到不同调度策略带来的差异。尤其是书中关于瓶颈分析的部分，让我深刻体会到，流水线上的“慢”不仅仅是某个环节的问题，而是整个系统相互制约的结果。作者巧妙地引入了一些在其他领域也通用的优化思维，比如“木桶效应”在生产调度中的应用，这让我觉得这本书的价值远超了其专业范畴，它提供了一种解决问题的通用方法论。读这本书的过程，更像是在进行一场思维的锻炼，不断挑战我对于“最优”的理解。虽然我还没有完全掌握书中所有的数学模型，但它激发的我对流程改进和资源配置的思考，已经为我带来了不少启发，相信在实际工作中，一定能找到它的用武之地。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对算法领域充满好奇心的爱好者，我一直对如何将理论应用于实际问题感兴趣，而《流水车间调度及其优化算法》恰好满足了我的这一需求。书中对各种优化算法的介绍，从经典的遗传算法到更前沿的粒子群优化，都做了详尽而富有洞察力的阐述。我尤其喜欢作者在介绍每种算法时，不仅仅停留在数学公式的层面，而是深入分析了算法的原理、优缺点以及适用场景。例如，在讲解遗传算法时，书中通过一系列迭代过程的比喻，让我清晰地理解了选择、交叉、变异等算子是如何协同工作的，最终逼近最优解。更让我惊喜的是，书中还提供了大量的伪代码和实验结果分析，这对于我这样喜欢动手实践的读者来说，无疑是宝贵的资源。它不仅仅是理论的堆砌，更是一本“手把手”的教学指南，让我能够尝试着去实现和验证这些算法。虽然有些算法的实现细节相当复杂，但我相信通过反复研读和实践，我一定能够掌握这些强大的工具，并将其应用于我自己的研究项目中。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在一场精心策划的“生产博弈”中，我作为一名观众，却能随着作者的引导，不断深入了解这场博弈的规则和策略。流水线上的每一个工位，每一件产品，都在上演着一场关于时间和资源的“拉锯战”。作者以一种近乎艺术家的笔触，描绘了这场“博弈”的复杂性，以及如何通过精妙的调度算法来赢得这场“战争”。我特别被书中关于“实时调度”和“动态调度”的讨论所吸引。在现实的生产环境中，计划永远赶不上变化，突发事件层出不穷，如何在这种混乱和不确定性中，依然能够保持生产的顺畅，这本身就是一项巨大的挑战。书中对各种动态调度策略的深入剖析，让我看到了如何在瞬息万变的生产线中，做出最有利于整体效率的决策。这不仅仅是理论知识的传递，更是一种应对复杂系统挑战的思维方式的培养，它教会我如何在高压和不确定性下，依然能够做出理性的判断和最优的选择。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计非常精巧，从基础概念的铺垫，到复杂算法的深入讲解，再到实际应用的探讨，层层递进，引人入胜。阅读过程中，我常常会有一种“豁然开朗”的感觉，仿佛原本模糊不清的生产调度难题，在作者的笔下变得清晰而有序。我特别欣赏书中对“可视化”技术的运用，那些生动形象的图表和流程图，极大地降低了理解门槛，让我能够更轻松地掌握复杂的理论知识。而且，作者在书中也留下了许多开放性的问题和研究方向，这对于我这样希望在学术领域继续深耕的读者来说，无疑是极具价值的。它鼓励我去思考，去探索，去发现属于自己的研究路径。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种研究精神的激发，它让我看到了学术研究的魅力，也让我对未来在生产调度领域做出贡献充满了渴望。

评分☆☆☆☆☆

对于我而言，这本书更像是一扇通往“工业4.0”时代大门的钥匙，它深刻地揭示了现代制造业核心的竞争力所在——高效的生产规划与调度。书中对智能调度系统的构想，以及如何利用大数据和人工智能来优化生产流程，让我看到了未来工厂的雏形。我尤其被其中关于“柔性制造”和“个性化定制”的章节所打动。在过去，流水线生产往往意味着模式化的重复，而这本书则展示了如何打破这种僵局，让流水线也能够适应日益多样化的市场需求。它不仅仅是关于如何让生产线跑得更快，更是关于如何让生产线变得更“聪明”，更具“智慧”。书中对各种算法在实际应用中的案例分析，让我感受到了理论与实践的深度融合，也让我对这些抽象的算法充满了敬意。它不仅仅是一本技术书籍，更是一部关于未来工业发展趋势的预言，让我对工业生产的未来充满了期待和信心。