基于非合作博弈硫化车间生产研究

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，归纳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归纳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。
Traditional scheduling research focused on the global goal, ignoring the clients' objectives, unable to meet the needs of such complex manufacturing process, in order to adapt to the new requirements,the paper takes advantageof non-cooperative game theory to study the vulcanization workshopscheduling problem,to createtwomodelsbased on the customers and production-driven, and shouldusethe appropriate algorithm to solve the model.Summed up this paper, the worklies in fiveaspectsas follow:
KEY WORDS:Vulcanization workshop,Production scheduling，Non-cooperative game, Nash equilibrium, Genetic algorithm
前言
改革开放以来，随着经济的发展，人民生活水平的提高，汽车已经进入越来越多的家庭，伴随着汽车业的蓬勃发展，轮胎制造业也焕发了行业的青春。根据行业统计，2011年，我国汽车轮胎外胎总产量为8.32亿条，2012年全年产量为8.92亿条，同比增长4.25%。巨大的产量为轮胎制造企业带来了巨大的收益，同时也给企业生产带来了巨大的压力。并不断提高自身的竞争力，来参与国际化的竞争。十一五期间, 我国轮胎工业实现了持续快速增长,虽然遇到了全球金融危机, 但在国家大力实施拉动内需政策下, 轮胎产销基本得到恢复[1]。我国目前轮胎的总产量已跃居全球首位，占全球总产量的1/4，到目前为止我国已经能生成2000多种规格的轮胎，涵盖子午线和斜交型载重、轿车、农业、工程机械和工业车辆等六大类轮胎。
关键词：生产调度，非合作博弈，纳什均衡，遗传算法，硫化车间
Studyon vulcanization workshop production scheduling based on non-cooperative game
Abstract
Tire companiesarefacingsevere challengesinChina,thevulcanizationprocessofthetirewidespreadlarge-scale,complexconstraints,uncertainty,multi-objectivesandtheproduction managementmodeisvarious.The traditional schedulingoptimization objectiveoftheresearchisglobalgoals.Thedifferencesthat may existbetweenthejob’srequirementsand therequirementsaresimplycoordinatedbyweighted intheglobalobjectives.Obviously,this approach does notpay full attention totheindependentrequirementsofdifferentjob, it is difficult toaccuratelyexpressthedifferentjobwith differenttypes ofprocessing,for the demandofmulti-objectiveproductionscheduling,this researchtakes advantage ofgame theorytoestablishanewmanufacturingproduction scheduling，thatthe establishmentofmulti-objectivemethodto solvethevulcanization workshoptohelppromotethedevelopment of the theoryofproduction scheduling,improve theirperformanceand broadenitsapplications.The researchhasimportant theoretical andpractical significance,broadapplication prospects.
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。
The non-cooperative game theory model, pushed by the producer, takingthevulcanization workshop as the researchbackground, will drawlessons fromthe traditional scheduling algorithms todesignaNash Equilibrium scheduling algorithm based on the price adjustment mechanism.By this sort of algorithms the problems of the slackschedulingofNash equilibriumcan besolved,and the answers will be converted to the solutions of the originalNash equilibriumscheduling. Finally,after simulation, therationality ofthisalgorithmwill be verified.
当前我国轮胎企业面临着严峻的挑战，一方面在国际贸易中，出现贸易壁垒，贸易保护主义抬头，经常出现打压我国轮胎出口的问题，近几年, 我国轮胎出口贸易遇到不小的挫折，轮胎出口先后遇到美国、巴西、印度、秘鲁、土耳其等国的反倾销制裁。另一方面我国很多轮胎企业中存在原料等存在严重的浪费现象，而且生产效率低下，很难保证产品在规定的交货期内交货，严重影响我国轮胎企业在国内外客户中的企业信誉，究其原因在于很多轮胎生产企业的生产计划调度仍然依赖人工完成，信息靠人工传递，规范性差，报表效率低，缺乏正确的、科学的、可行的生产调度技术方案，使得论坛生产车间设备使用不均衡现象普遍存在，不科学的生产调度严重阻碍了轮胎企业生产效率的提高。在这种情况下，设计良好的科学的轮胎生产调度计划，对于轮胎企业的生产效率的提高有着极为重要的意义。
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。
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。
Buildthemulti-objectiveproduction scheduling model which is based onnon-cooperative gametheory and driven by the customers’interests,and maptaskmanufacturingandvulcanizing machinesintothe gametheorymodel，according tothecore of the production namely theinterests ofcustomers.Meanwhile, studyusingthe genetic algorithm to find outthe Nash equilibrium pointinthe model ofnon-cooperative gametheory,andverify the correctness of the modelthrough theresults.
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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、多目标和生产经管模式多样等特点，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。
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Set up the multi-objective non-cooperative game theorymodel promoted by the producers,startingfrom the targetsof theproducer, consideringthe global objectives, analyzingthe characteristics of vulcanization workshop.Definitethe Nash equilibrium scheduling, and analyze the existence of Nash equilibrium.
Review the main points ofgame theoryandanalyzeitsessence.Pointoutitsapplications in production scheduling inmathematicalmodeling andproblemsolving.Describe thefocusand feasibilityof thispaper,includingresearch ideasin production schedulingbased ongame theory.