双层过道布置问题的混合整数非线性规划模型及两阶段改进模拟退火算法

结合实际布局活动中，设施在多层空间布置的实际情况，提出了双层过道布置问题，并构建了该问题的混合整数非线性规划（MINLP）模型。针对问题特征，提出了一种改进模拟退火算法，通过采用两阶段改进策略，对退火过程及抽样过程进行改进。该算法以自适应搜索策略替代马氏链搜索长度，并引入记忆功能、回火操作以提高求解质量，通过设置双阈值来提高求解效率。应用所提算法对24个基准算例进行测试，并将其与原模拟退火算法和GUROBI精确方法作对比，验证了所提算法的有效性。     

考虑不规则物流交互点的过道布置问题建模与优化

针对制造和服务系统中不规则物流交互点在过道布置问题中的研究不足,以实际布局方式为研究背景,探究物流交互点对过道布置问题(CAP)影响,构建考虑不规则末端设施物流交互点位置的CAP混合整数规划模型(MIP),同时结合问题和模型特点,提出一种基于遗传的混合鸡群算法,该算法采用整数编码方式,应用部分映射交叉、两点变异等操作进行离散化设计,结合所设定的代数参数G按照规则进行重新分组,通过对比5～49不同规模算例测试结果,验证了模型的合理性和算法的可行性.将所提算法与遗传算法、模拟退火算法、分散搜索算法在初始原过道布置问题上进行不同规模求解对比,结果表明了混合鸡群算法在求解效率和求解质量上的有效性和优越性.     

双层过道布置问题的混合整数规划模型及启发式求解方法

针对布局活动中为节约用地成本设施被迫布置在多层空间的情况,提出双层过道布置问题,并构建了该问题的混合整数规划模型。该模型考虑了设施在两层空间的布置优化,且不同层设施之间存在物流交互,交互通道为放置在过道最左边的货梯。针对该问题,提出一种基于C2Opt邻域搜索的启发式算法,同时引入inversion程序产生扰动,采用倒置的方式重新排列当前设施序列,以避免算法陷入局部最优,并设置了最优设施序列的记忆功能,以保留邻域搜索过程中的精英解。基于建立的混合整数规划模型,运用Lingo软件对28个测试问题(9~49个设施)进行了精确求解,进而应用所提启发式算法对所选测试算例进行测试,并与3种启发式算法的求解结果进行对比,结果表明所提启发式方法在求解质量和计算时间上均有良好表现。     

双向环形过道布置问题建模及混合鲸鱼算法求解

针对基于中央回路的物料搬运系统中设施的布置,提出了双向多路径交互环形过道布置问题,其通道形状为首尾相通的封闭回路,设施之间的物料通过环形路径双向流动.针对所提问题,构建了混合整数规划模型,随后通过优化求解器进行精确求解,验证了模型的正确性.为了更快速高效地求解该问题,设计了一种混合鲸鱼算法.该算法将差分进化算法嵌入到鲸鱼算法气泡网觅食阶段,以提高算法局部搜索能力,并引入禁忌搜索机制,提高全局搜索性能.通过对标准算例进行试验,并与其他算法进行对比,验证了所提算法对解决双向环形过道布置问题的优越性.     

多路径交互环形过道布置问题建模及改进蚁狮算法优化

为了结合生产中环形布局的特征分析不同交互路径对环形过道布置问题的影响,提出一种多路径交互环形过道布置问题,并构建其混合整数规划模型.设计了一种将随机行走机制与迭代机制融合的改进蚁狮算法,算法利用蚁狮衍生蚂蚁种群方式增强局部搜索能力,提高算法求解性能.通过精确求解小规模环形过道布置问题算例验证了模型的合理性与正确性.将该算法与遗传算法、禁忌搜索算法对所提问题求解的结果进行对比,表明改进蚁狮算法在求解质量与效率上更具有效性和优越性.     

扩展双目标过道布置问题的建模与求解方法

针对现有关于通道宽度对过道布置问题影响研究的不足,以最小化物料搬运成本和通道长度为目标,提出了考虑通道宽度的双目标过道布置问题,并建立了该问题的混合整数规划模型。鉴于该问题具有的NP-hard组合优化特性,提出一种基于Pareto占优的遗传变邻域算法。引入Pareto思想、拥挤距离机制对多目标结果进行处理,设计并对比了4种新生代种群产生方式以提高算法收敛性,将寻优过程中自适应转换搜索深度和搜索广度的变邻域搜索结构嵌入到遗传算法中,在个体完成遗传算法的并行操作之后继续执行变邻域搜索。通过对比所提算法与GUROBI数学规划方法对33个测试算例的运算结果,验证了算法的有效性。最后,应用该算法求解未考虑通道宽度的双目标过道布置问题,不同算法的对比实验表明了所提算法的先进性。     

求解过道布置问题的一种改进分散搜索算法

为更好地反映实际布置情况,针对现有研究在求解过道布置问题时忽略通道宽度、未设置总流量入口等不足,构建了考虑通道宽度和总流量入口的混合整数规划模型,提出一种改进分散搜索算法进行求解。该算法将禁忌搜索操作嵌入分散搜索的解改进方法中,可以进一步优化参考集中的解,提高获得全局最优解的概率。设计了包含高质量和多样性解的双层参考集、动态参考集更新方法、子集产生方法等多种改进机制。对不同规模(9~49个设施)的测试问题进行了验算与对比,结果表明:针对小规模问题,所提算法均求得了与Lingo软件相同的最优解;对大规模问题的求解质量明显优于基本分散搜索算法和禁忌搜索算法。     

利用GASA混合算法对离散生产系统车间设施布置优化研究

这里通过分析模拟退火算法和遗传算法的特性,将两种算法去粕取精,引出GASA混合算法。建立以生产车间布置为研究对象的数学模型,应用GASA混合算法对模型进行优化,并采用VB语言编写车间布置优化程序。通过实例分析表明,利用GASA混合算法对离散生产系统车间进行优化布置,可以最大程度降低企业搬运成本。     

混合粒子群优化算法求解多车辆拖动货物问题

为确定码头卜集装箱运输到目标位置的顺序和运输的车辆,提出了多车辆拖动货物问题,该问题需要考虑空间约束对车辆调度过程的影响.针对该问题,建立了整数规划数学模型,证明了该问题为NP完全难题,提出了四种解的编码方式,并利用模拟退火算法与粒子群优化算法结合的混合粒子群优化算法进行求解.将计算结果与模拟退火算法、粒子群优化算法进行了比较,结果表明,使用混合粒子群优化算法并采用先到先服务规则的两部分编码方法计算得到的解最好.     

加工车间生产物流时间瓶颈的调度研究

针对一类具有生产物流时间瓶颈的加工车间调度问题,给出了基于加工单元和运输单元的时间瓶颈环节确定方法,采用以最大批量响应时间最小为优化目标,建立了基于生产物流时间瓶颈的加工车间调度模型;为了求解该调度模型,设计了一种基于模拟退火的混合粒子群算法,该算法采用分段整数编码的方法,并在模拟退火算法中引入变温参数来提高算法效率.通过仿真,分别采用PSO和PSO-SA对所建立的调度模型进行了求解.研究结果表明,PSO-SA算法求解效率高且该算法的稳定性好,同时验证了该模型和算法的有效性、广泛性.     

基于第三方物流的产品回收物流网络优化模型及算法

综合考虑了产品回收逆向物流网络中的选址、存储、运输、服务等因素,建立了一个纯整数非线性规划模型。利用贪心算法思想,设计了一个混合智能算法。通过外层的启发式算法搜索物流网络可行的结构,用内层的模拟退火算法确定最优存储周期,两者相互协调实现最优解的搜索。结合实例,对模型和算法进行了仿真分析,证明了模型的可行性和算法的有效性。     

基于混合遗传算法的齿轮传动优化设计

以体积最小为目标函数,建立了齿轮传动优化设计数学模型,并用外部惩罚函数法将该问题转化为无约束优化问题。针对遗传算法的局限性,采用整数编码和实数编码结合的混合编码,并调整了适应函数,采用随机多父辈适应函数值加权交叉和自适应变异操作,结合了模拟退火算法,给出了初温的确定方法,从而形成了混合遗传算法。该算法能够有效地减少不可行解的产生,提高收敛速度,避免早熟收敛。算例说明,该优化方法有效、实用。     

INTEGRATED LAYOUT DESIGN OF CELLS AND FLOW PATHS

The integrated layout problem in manufacturing systems is investigated. An integrated model for concurrent layout design of cells and flow paths is formulated. A hybrid approach combined an enhanced branch-and-bound algorithm with a simulated annealing scheme is proposed to solve this problem. The integrated layout method is applied to re-layout the gear pump shop of a medium-size manufacturer of hydraulic pieces. Results show that the proposed layout method can concurrently provide good solutions of the cell layouts and the flow path layouts.     

NTEGRATED LAYOUT DESIGN OF CELLS AND FLOW PATHS

The integrated layout problem in manufacturing systems is investigated. An integrated model for concurrent layout design of cells and flow paths is formulated. A hybrid approach combined an enhanced branch-and-bound algorithm with a simulated annealing scheme is proposed to solve this problem. The integrated layout method is applied to re-layout the gear pump shop of a medium-size manufacturer of hydraulic pieces. Results show that the proposed layout method can concurrently provide good solutions of the cell layouts and the flow path layouts.     

A genetic algorithm for solving a multi-floor layout design model of a cellular manufacturing system with alternative process routings and flexible configuration

This paper presents a novel integer linear programming model for designing multi-floor layout of cellular manufacturing systems (CMS). Three major and interrelated decisions are involved in the design of a CMS; namely cell formation (CF), group layout (GL), and group scheduling (GS). A novel aspect of this model is concurrently making the CF and GL decisions to achieve an optimal design solution in a multi-floor factory. Other compromising aspects are: multi-floor layout to form cells in different floors is considered, multi-rows layout of equal area facilities in each cell is allowed, cells in flexible shapes are configured, and material handling cost based on the distance between the locations assigned to machines are calculated. Such an integrated CMS model with an extensive coverage of important manufacturing features has not been proposed before and this model incorporates several design features including alternative process routings, operation sequence, processing time, production volume of parts, duplicate machines, machine capacity, new machine purchasing, lot splitting, material flow between machines, intra-cell layout, inter-cell layout, multi-floor layout and flexible configuration. The objective is to minimize the total costs of intra-cell, inter-cell, and inter-floor material handling, new machines purchasing and machine processing. Two numerical examples are solved by the Lingo software to verify the performance of the proposed model and illustrate the model features. Sensitive analysis is also implemented on some model parameters. An improved genetic algorithm (GA) is proposed to derive near-optimal solutions for the integrated model because of its NP hardness. It is then tested using several problems with different sizes and settings to verify the computational efficiency of the developed algorithm in comparison to a classic simulated annealing algorithm and the Lingo software. The obtained results show the efficiency of proposed GA in terms of objective function value and computational time.     

协作制造网络伙伴选择组合模型与算法研究

为满足快速响应市场需求、快速选择和配置资源,提出了三阶段协作制造网络伙伴选择组合优化模型;针对遗传算法早熟收敛和模拟退火算法搜索冗长问题,提出了基于邻域函数的尺度参数自寻优的改进遗传模拟退火算法,并在Delphi环境下通过实验仿真验证了算法的有效性.     

模拟退火算法在布局求解中的应用

布局问题是一个组合最优化问题,通过对布局问题及模拟退火自救的分析,将模拟退火算法应用于布局求解中,算是到的解优于一般构造算法所得到的解;此外还通过算例对算法中各参数的所起作用及取值进行了研究。     

基于Petri网和混合算法的作业车间优化

采用赋时变迁Petri网,建立了一种作业车间调度模型.通过为机器分配工序来消解因机器库所共享而引起的冲突,得到了表示调度方案的标志图,给出了一种生成可行调度标志图的方法.同时,提出了一种变迁激发序列编码的离散版粒子群算法,并将模拟退火算法嵌入到该粒子群算法中,以提高算法的优化性能.仿真结果验证了混合算法的可行性和有效性.     

混合遗传-模拟退火算法应用于液压集成块优化设计的研究

以液压集成块布局布孔优化设计问题为背景,给出了在立体空间中带性能约束的多目标优化数学模型。针对遗传算法在求解该组合优化问题时局部搜索能力不强的情况,将模拟退火算法与之结合,设计了多参数级联的编码方法,且加入记忆装置,构造了一种具有记忆功能的混合遗传-模拟退火算法。实例计算表明,改进后的新算法能很好地改善对解空间的局部搜索能力,从而得到较高质量的解。