粒子群算法在车间作业调度问题中的仿真研究

研究车间作业调度问题,优化资源配置.车间作业度问题(JSP)是一类典型的NP-hard问题,针对传统方法在JSP应用过程中,存在速度慢、易陷入局部最优,导致车间作业调度效率低.为了解决车间作业调度效率低的难题,提出了一种粒子群算法的车间作业调度方法.该方法将每个粒子代表一种作业调度方案,以最小化加工时间作为算法的优化目标,通过粒子群之间的协作来获得最优作业调度方案.采用JSP标准测试案例在Matlab平台上对该方法进行了验证性实验,实验结果表明,相对于传统方法,该方法能够在最短时间找作业调度的最优解,提高了车间作业调度效率,是一个求解车间作业调度问题的有效方法.     

车间作业调度问题的仿真研究

研究车间作业调度优化问题,使资源、车辆调试、交通分配等达到优化配置,因此车间作业调度问题是一个多约束条件的目标优化问题,采用多项式求解方法不能获得最优解,导致车间作业调度效率低.为了提高车间作业调度效率,提出了一种蚁群算法的车间作业调度优化算法.首先以最小加工时间作为优化目标,蚂蚁爬行路径为作业调度方案,通过蚁群中个体间互相协作和信息交流获得最优车间作业调度方案.通过车间作业调度测试案例对算法进行验证性实验,实验结果表明,蚁群算法提高了车间作业调度效率,能在最短时间找到最优调度方案,为车间作业调度优化提供了依据.     

Job-Shop调度问题的量子蚁群算法求解*

针对最小化最大完工时间的作业车间调度问题,提出了一种量子蚁群调度算法.该算法结合了量子计算中量子旋转门的量子信息和蚁群寻优的特点,通过作业车间调度问题的析取图表示,将原问题转换为求解析取图的关动路径,并利用量子蚁群算法进行求解.采用该算法对作业车间调度问题的基准数据进行测试,仿真结果表明了该算法的可行性和有效性.     

基于自适应蚁群算法的作业车间模糊调度研究

在研究不确定生产调度问题的基础上,针对具有模糊加工时间和模糊交货期的调度问题给出了作业车间模糊调度模型,用三角模糊数表示模糊加工时间,梯形模糊数表示模糊交货期,以交货期平均满意度最大作为调度目标.针对模糊调度问题对基本蚁群算法作了改进,并给出了新的状态转移规则,同时采用自适应信息素更新策略使算法能快速跳出局部收敛,进行仿真结果验证了自适应蚁群算法求解作业车间模糊调度的有效性.     

一种用于车间作业调度问题的智能枚举算法

车间作业调度问题是优化组合中一个著名的难题,即使规模不大的算例,优化算法的时间也很长。文章提出了一种求解车间作业调度问题的快速智能枚举算法,选取了22个标准算例作为算法的测试试验集,该算法在较短的时间内找到了17个算例的最优解,试验结果表明智能枚举算法确实是一种快速的、有效的求解车间作业调度问题的近似算法。     

蜜蜂交配优化算法在车间作业调度中的应用

为了解决车间作业调度问题,在对其进行分析描述的基础上,提出了采用蜜蜂交配优化算法的求解方法。该方法把由多个作业调度方案组成的集合作为蜂群,以最小化加工时间作为算法的优化目标,通过模拟蜂群交配繁衍培养蜂王的优化过程来获得最优作业调度方案。采用车间作业调度测试案例在Matlab平台上进行实验,实验结果表明,该方法不仅能够有效地求解车间作业调度问题,而且能够取得了比传统优化方法更好的优化结果。     

一种基于微粒群算法的车间作业调度方法

应用微粒群算法求解车间作业生产调度问题,以最小化机器完工时间为目标构建数学模型。该算法采用基于工序的表达方法进行编码,加快了收敛速度。实际的车间调度仿真实例证明了算法的有效性和收敛性,它可以得到比遗传算法更佳的调度效果。     

改进的蚁群算法求解多目标车间作业调度问题

目前已经有许多解决作业车间调度问题的启发式求解方法,但这些方法多数局限于单目标,因此不能满足现实生活中多目标作业车间调度问题的应用需求.提出一种改进的蚁群算法启发式地搜索多目标车间作业调度问题的近似最优解以满足实际的应用需求.通过对转移概率以及信息素更新方式进行改进,并融合交叉策略,确保算法在加快搜索收敛速度的同时又避免陷入局部最优.仿真实验证明,改进的算法具有较好的性能,能够解决实际生活中的多目标作业车间调度问题.     

基于信息素调整的蚁群算法求解JSP问题

为更好的求解作业车间调度问题,针对基本蚁群算法求解作业车间调度问题容易进入局部最优问题的情况,提出了一种基于信息素调整的蚁群算法.该算法通过判断信息素矩阵中最大值与最小值之间的比值,当该比值达到算法设定的阀值时,根据相应策略时信息素矩阵进行调整,有效地缩小了信息素之间的差距,有利于跳出局部最优状态;给出了该算法实施的具体步骤.用该算法求解作业车间调度问题,仿真实验结果表明,该算法与基本蚁群算法相比在收敛速度和计算最优解方面都有了改进.     

改进离散粒子群算法求解柔性流水车间调度问题

针对以最小化完工时间为目标的柔性流水车间调度问题(FFSP),提出了一种改进离散粒子群(DPSO)算法.所提算法重新定义粒子速度和位置的相关算子,并引入编码矩阵和解码矩阵来表示工件、机器以及调度之间的关系.为了提高柔性流水车间调度问题求解的改进离散粒子群算法的初始群体质量,通过分析初始机器选择与调度总完工时间的关系,首次提出一种基于NEH算法的最短用时分解策略算法.仿真实验结果表明,该算法在求解柔性流水车间调度问题上有很好的性能,是一种有效的调度算法.     

Integrating employee timetabling with scheduling of machines and transporters in a job-shop environment: A mathematical formulation and an Anarchic Society Optimization algorithm

This paper addresses a ternary-integration scheduling problem that incorporates employee timetabling into the scheduling of machines and transporters in a job-shop environment with a finite number of heterogeneous transporters where the objective is to minimize the completion time of all jobs. The problem is first formulated as a mixed-integer linear programming model. Then, an Anarchic Society Optimization (ASO) algorithm is developed to solve large-sized instances of the problem. The formulation is used to solve small-sized instances and to evaluate the quality of the solutions obtained for instances with larger sizes. A comprehensive numerical study is carried out to assess the performance of the proposed ASO algorithm. The algorithm is compared with three alternative metaheuristic algorithms. It is also compared with several algorithms developed in the literature for the integrated scheduling of machines and transporters. Moreover, the algorithms are tested on a set of adapted benchmark instances for an integrated problem of machine scheduling and employee timetabling. The numerical analysis suggests that the ASO algorithm is both effective and efficient in solving large-sized instances of the proposed integrated job-shop scheduling problem.     

改进松鼠搜索算法求解分布式节能柔性调度

为了优化同时考虑最大完工时间和机器能耗的双目标分布式柔性作业车间调度问题,提出了一种改进的多目标松鼠搜索算法。引入了基于升序排列规则的转换机制,实现了松鼠位置向量与调度解之间的转换,并针对机器空闲时间设计了从半主动到主动的解码策略。针对不同优化目标设计了三种种群初始化策略。同时提出了动态捕食者策略来更好地协调算法的全局探索和局部开发能力。设计了四种领域搜索策略用于增加种群多样。20个实例上的实验结果验证了改进后的算法求得解的质量和多样性更好,从而证明了其可有效求解分布式节能柔性调度问题。     

基于模糊物元模型的高维多目标FJSP研究*

为解决高维多目标柔性作业车间调度问题,提出了一种基于模糊物元模型与粒子群算法的模糊粒子群算法（Fuzzy Particle Swarm Optimization,FPSO）。该算法以模糊物元分析理论为依据,采用复合模糊物元与基准模糊物元之间的欧式贴近度作为适应度值引导粒子群算法的进化,并引入具有容量限制的外部存储器保留较优的Pareto非支配解以供决策者选择。此外,构建了优化目标为最大完工时间、设备总负荷、加工成本、最大设备负荷与加工质量的高维多目标优化模型,并以Kacem基准问题与实际生产数据为例进行仿真模拟与对比分析。结果表明,该算法具有良好的收敛性且搜索到的非支配解分布性较好,能够有效地应用于求解高维多目标柔性作业车间调度问题。     

工件工序可并行的作业车间调度模型与求解

针对传统作业车间调度模型没有考虑工件工序存在并行性的不足,提出一种以最小化完工时间为目标的工件工序可并行作业车间调度模型,且在模型中考虑了工序加工设备柔性;设计了基于遗传算法的调度算法,其中染色体编码采用分段编码方式,并提出一种适用于工件工序存在并行性的染色体解码方法.实验结果表明,文中算法能够有效地解决工件工序可并行的作业车间调度问题.     

改进蝙蝠算法柔性作业车间调度问题研究

针对柔性作业车间调度问题,提出了一种改进的离散蝙蝠算法。该算法采用双层编码序列方式,利用均衡机器负载分配策略和插入式解码方案初始化种群,同时设计了离散蝙蝠算法的速度、位置更新的相关算子和操作,引入了平衡调整因子改善算法搜索能力。通过案例测试并与其他算法比较,验证了改进的离散蝙蝠算法可以有效地求解柔性作业车间调度问题,并具有较高的精确度。     

含有运输小车的柔性作业车间调度研究

在实际的柔性作业车间调度中,不但工件需要加工时间,而且工件在各个机器之间利用AGV(自动导引小车)转移也需要占用一定的时间,因此对柔性作业车间调度中考虑AGV运输时间的研究更具有实际意义。针对此问题,本文建立含有AGV的柔性作业车间调度的数学模型,针对问题自身特点对遗传算法进行改进,引入局部搜索策略加强局部寻优能力,将模拟退火算法作为局部搜索策略加入全局搜索中,增强了算法的收敛性能。通过在仿真实验平台上的实验数据结果可以看出,本算法有比较好的效果。     

A three-fold approach for job shop problems: A divide-and-integrate strategy with immune algorithm

This paper presents a novel divide-and-integrate strategy based approach for solving large scale job-shop scheduling problems. The proposed approach works in three phases. First, in contrast to traditional job-shop scheduling approaches where optimization algorithms are used directly regardless of problem size, priority rules are deployed to decrease problem scale. These priority rules are developed with slack due dates and mean processing time of jobs. Thereafter, immune algorithm is applied to solve each small individual scheduling module. In last phase, integration scheme is employed to amalgamate the small modules to get gross schedule with minimum makespan. This integration is carried out in dynamic fashion by continuously checking the preceding module's machine ideal time and feasible slots (satisfying all the constraint). In this way, the proposed approach will increase the machine utilization and decrease the makespan of gross schedule. Efficacy of the proposed approach has been tested with extremely hard standard test instances of job-shop scheduling problems. Implementation results clearly show effectiveness of the proposed approach.     

精英进化策略求解柔性作业车间调度问题

柔性作业车间调度问题允许一道工序可以在多个可选机器上进行加工,减少了机器约束,增加了求解难度,是典型的NP难问题。结合其特点,设计了一种精英进化策略遗传算法求解柔性作业车间调度问题。提出了解阀值的指标,使得外部精英库中不仅保留算法每次迭代过程中的最优解,而且保留最优值相等而调度方案不同的解,为调度人员提供更多选择。通过制造企业中的实际案例和其它文献中的案例对提出的精英进化策略遗传算法进行了测试,结果证明提出方法的有效性。     

An effective heuristic for flexible job-shop scheduling problem with maintenance activities

Most production scheduling problems, including the standard flexible job-shop scheduling problem (FJSP), assume that machines are continuously available. However, in most realistic situations, machines may become unavailable during certain periods due to preventive maintenance (PM). In this paper, a flexible job-shop scheduling problem with machine availability constraints is considered. Each machine is subject to preventive maintenance during the planning period and the starting times of maintenance activities are either flexible in a time window or fixed beforehand. Moreover, two cases of maintenance resource constraint are considered: sufficient maintenance resource available or only one maintenance resource available. To deal with this variant FJSP problem with maintenance activities, a filtered beam search (FBS) based heuristic algorithm is proposed. With a modified branching scheme, the machine availability constraint and maintenance resource constraint can be easily incorporated into the proposed algorithm. Simulation experiments are conducted on some representative problems. The results demonstrate that the proposed filtered beam search based heuristic algorithm is a viable and effective approach for the FJSP with maintenance activities.     

改进的遗传算法在作业调度中的应用

作业调度问题（JSP）是一类典型的NP-hard问题,遗传算法作为一种通用的优化算法在求解JSP中得到了广泛的应用。本文主要针对作业车间调度问题,基于改进的遗传算法 ,根据种群的进化状况,从而确定种群的适应度值,使之能够保持种群的多样化。