多目标不完全拆卸线平衡问题的建模与优化

针对实际生产中在满足约束条件下仅考虑拆卸需求零件和危害零件的特点,以工作站数目、空闲时间均衡指标和拆卸成本为优化目标,构建了不完全拆卸线平衡问题多目标模型。基于解的离散性和优化目标的多重性,提出一种Pareto解集思想的变邻域-粒子群融合算法。该算法通过建立拆卸任务和粒子群迭代搜索的对应关系,将变邻域搜索作为局部搜索策略,同时引入Pareto解集思想、拥挤距离机制处理多目标问题,以保证求解结果的多样性;通过Hyper-volume指标解决了多目标优化难以评价算法收敛性能及Pareto解集优劣等问题。采用所提算法求解不同规模完全拆卸线平衡问题测试算例,其中不同搜索深度的对比试验表明了变动搜索深度能很好地兼顾求解质量和求解效率,不同算法的对比试验表明了所提算法的优越性。最后,将所提模型与求解方法应用至某打印机不完全拆卸线的设计中。     

多目标拆卸线平衡问题的Pareto遗传模拟退火算法

针对传统方法求解多目标拆卸线平衡问题时求解结果单一、无法平衡各目标等不足,提出一种基于Pareto解集的多目标遗传模拟退火算法。该算法融合了遗传操作的快速全局搜索能力和模拟退火操作较强的局部搜索能力,对遗传操作的结果进行模拟退火操作,避免了算法陷入局部最优。结合多目标优化问题的特点,改进了模拟退火操作的Metropolis准则。根据拆卸序列之间的Pareto支配关系得到非劣解,并采用拥挤距离评价非劣解,实现了拆卸序列的精英保留,进而将非劣解添加到种群中,加快了算法的收敛速度。基于25项拆卸任务算例,通过与现有的6种单目标算法进行对比,验证了所提算法的有效性,并将所提算法应用于某拆卸线实例中,求得10种平衡方案,结果表明所提算法较Pareto蚁群算法更具优势。     

考虑能耗的多目标拆卸线平衡优化与层次分析法决策

针对拆卸过程中能耗浪费和负荷不均衡现象,以最小化拆卸能耗、工作站数目、平滑指数、危害指数和需求指数为优化目标,建立了多目标拆卸线平衡模型。结合拆卸线平衡问题的特点,设计了一种基于Pareto的离散果蝇算法,在嗅觉搜索阶段,采用单点变异操作;在视觉搜索阶段,筛选最优邻域解以更新个体;为了增加算法的全局寻优能力,用两点交叉操作执行全局协作机制。为了提高收敛效果,采用精英保留策略对外部档案中的非劣解进行维护。通过求解不同规模的拆卸算例,并与现有多种算法进行对比,验证了所提算法的有效性。以27项任务的某型电视机为拆卸实例,通过所提算法求得12个非劣解,采用层次分析法对Pareto解集进行排序,筛选最满意解,结果表明了所提方法和模型的可行性和有效性。     

基于多目标算法与动态仿真的带调整时间的拆卸线平衡优化方法

针对拆卸方向改变对作业时间的影响,以最小化拆卸成本、无效作业率和不平滑率为优化目标,构建了考虑调整时间的多目标拆卸线平衡问题模型,并提出了一种Pareto免疫遗传算法与仿真技术相结合的求解方法。算法融合了遗传算子和免疫算子,能有效避免解出现退化和陷入局部最优。通过求解25项拆卸任务算例,并与现有5种算法进行对比,验证了所提算法的有效性。进而将所提模型和算法应用于某打印机拆卸线实例,进一步考虑拆卸时间不确定、存在故障等实际情况,运用仿真技术分析与优化,结果表明所提方法能有效降低等待和堵塞造成的无效作业时间,提高拆卸效率。     

空间约束下多目标拆卸线平衡问题的改进狼群算法

考虑实际拆卸过程中的工作站空间面积约束,以最小化工作站数目、空闲时间均衡指标、拆卸成本及工作站实际使用面积极差值为优化目标,建立空间约束下的多目标优化数学模型,提出一种离散多目标改进狼群算法求解.通过对游走行为、召唤行为和围攻行为进行离散化,引入Pareto解集思想及NSGA-Ⅱ拥挤距离机制,获得多个高质量、多方面综合的较优解.通过对不同规模基准算例的求解,对比说明所提算法的有效性和优越性.最后,将该算法用于求解考虑空间约束的某打印机拆卸实例中,得到10组可行的任务分配方案,表明考虑空间约束的模型和所提算法的可行性.     

考虑人因的多目标拆卸线平衡问题及改进风驱动算法求解

考虑实际中拆卸生产线长期依赖人工操作的情况,以工作站数目、空闲时间均衡指标、拆卸成本和站姿操作工位数为目标函数,构建了考虑人因的多目标数学模型,并运用改进风驱动算法求解。通过离散风驱动算法建立拆卸任务与空气质点驱动的对应关系,采用变邻域搜索扩大空气质点的搜索空间;为保证求解结果的多样性,引入Pareto解集和拥挤距离机制筛选多目标解,并用不同规模算例对所提算法进行测试,通过与其他算法进行对比验证了算法的可行性和有效性;将该算法运用到考虑人因的打印机拆卸线平衡问题中,验证了考虑人因的拆卸方案更具合理性和优越性。     

考虑碳排放与收益的随机并行拆卸线平衡优化

针对废旧产品回收过程中,需有选择对综合收益高的零部件进行拆卸的问题。选择最小工作站数,平滑度,碳排放量,拆卸收益作为优化目标,并对相应目标进行量化分析,提出一种随机并行拆卸线平衡优化方法。在构建随机并行拆卸线基本解集的基础上,为避免Pareto解集逐渐趋同的问题,提出一种基于环形拓扑结构的花授粉算法(Ring topology flower pollination algorithm, Ring-FPA),实现了对Pareto解集的决策处理,获得考虑碳排放与收益的随机并行拆卸线平衡最优解。以手机和笔记本电脑并行拆卸线平衡优化为例,选择NSGA-Ⅱ、FPA,以及AFSA算法进行对比,对所提方法的可行性和有效性进行了验证。     

双边拆卸线平衡问题建模与优化

针对实际作业中部分产品采用双边拆卸,但已有拆卸线平衡问题研究中工作站均为单边布局的不足,建立了多目标双边拆卸线平衡问题模型。解码时,将任务优先分配至工作站较少的边、次优先分配至剩余时间较多的工作站,以缩短输送路径和工作站空闲时间。针对所建立模型,提出一种Pareto蝙蝠算法,引入Pareto思想以保证解的多样性;采用精英策略有效加速算法的收敛;通过拥挤距离筛选外部档案以提高算法运行效率。通过求解经典算例并对比分析,验证了所提出算法的有效性。将所建模型应用于拆卸线设计,能为决策者提供多种高质量的平衡方案。     

随机作业时间的U型拆卸线平衡多目标优化

为更好地反映实际拆卸作业时间的不确定性,建立了考虑随机作业时间的多目标U型拆卸线平衡问题的数学模型,并针对传统方法求解多目标问题时求解结果单一、无法均衡各目标等不足,提出一种基于Pareto解集的多目标混合人工鱼群算法。算法采用自适应视野串行觅食方式,以减少并行觅食时出现重复搜索现象,并根据多目标拆卸序列之间的支配关系得到Pareto非劣解集,实现了鱼群寻优结果的多样性。对鱼群觅食得到的拆卸序列进行模拟退火操作,增强了算法跳出局部最优的能力。采用拥挤距离机制筛选非劣解,实现了拆卸序列的精英保留,进而将非劣解添加到下次迭代的种群中,加快了算法的收敛速度。将所提算法应用于具有55项任务的某打印机拆卸实例,经与基本人工鱼群算法、模拟退火算法对比,验证了所提算法的有效性和优越性。     

资源约束下拆卸线平衡问题的建模与改进混合蛙跳算法

针对实际拆卸线中涉及的资源约束和危害零件问题,以资源总数、工作站数和危害指数为目标函数,构建了多目标资源约束拆卸线平衡问题数学模型。基于AND/OR关系,在优先关系矩阵中添加OR关系的描述,解决了产生初始解仅考虑AND关系的不足问题。提出了一种融入Pareto思想的改进混合蛙跳算法  ,该算法采用基于满意度的改进排序分组策略来解决多目标优化种群分组问题;提出了一种新的交叉变异方式进行局部搜索以提高收敛性能;利用拥挤距离机制评价非劣解集以及有效地维护外部档案容量。采用田口实验和统计分析方法确定了算法最佳参数组合,将改进前后的混合蛙跳算法及NSGA-Ⅱ对测试算例的求解结果进行了多指标对比分析,研究结果表明：改进混合蛙跳算法具有良好的综合求解优势。最后,将所提算法应用到某电冰箱的资源约束拆卸线平衡问题中,为决策者提供了较优的拆卸方案。     

不确定工人体能消耗的多目标U型拆卸线平衡问题

鉴于工人的体能消耗不但影响拆卸线生产效率，而且因其自身状态、熟练程度和操作习惯等存在不确定性，基于三角模糊数首次提出不确定工人体能消耗的U型拆卸线平衡问题，并建立以最小化工作站数量、空闲时间均衡指标和工人体能消耗指标为优化目标的数学模型。提出一种改进磷虾算法，结合模型问题特征设计磷虾附近个体感应、磷虾觅食和磷虾扩散3个操作，并设计了一种反向学习机制以增强算法的全局搜索能力。运用Pareto思想和拥挤距离机制筛选获得多个非劣解。通过求解19个基准算例并与现有文献的求解结果对比，验证了所提算法的优越性。最后，将所建模型和所提算法应用于拆卸电脑显示器的实际案例，通过对比验证了模型的实用性和改进磷虾的优越性。     

考虑工位约束及能耗的双边拆卸线平衡问题建模与优化

针对现有双边拆卸线对能耗问题研究的不足,以最小化工作站数、负载均衡指标、危害指标和能耗指标构建了多目标双边拆卸线数学模型。该模型新增工位优先关系及站内位置两种约束,线性化表达了具有优先关系约束的拆卸任务的分配方式;明确了分配至同一工作站内不同任务间的相对位置关系。结合双边拆卸线问题特征,提出一种改进差分进化算法,该算法融入了差分随机策略和差分进化策略,使寻优过程避免陷入局部最优,达到快速收敛效果;引入Pareto思想及NSGA-II拥挤距离机制对多目标求解结果进行筛选,以此保留较优解。通过与经典案例对比,验证了所提算法在双边拆卸线平衡问题中的可行性与高效性。最后,将所建模型运用于双边拆卸实例计算,求解出多种高质量方案供决策者选择。     

人机共站并行拆卸线平衡问题建模与混合教学优化算法

针对现有人机共站拆卸问题研究对任务间影响关系约束的不足，提出人机共站并行拆卸线平衡问题，以工作站开启数、空闲时间均衡指标、操作者总数和拆卸成本为优化目标，构建了其多目标混合整数规划模型。并提出一种混合教学优化算法求解，算法在原始教学优化算法的基础上融入自学操作和模拟退火操作，以保持种群多样性并避免算法陷入局部最优。应用数学规划软件LINGO精确求解所提问题的中小规模算例并与算法求解结果对比，验证了所建模型正确性与算法的有效性。最后，将所建模型与所提算法应用至大规模人机共站并行拆卸线实例中，通过与多种算法进行不同的对比试验，进一步验证了所提算法求解性能和求解质量的优越性。     

基于花朵授粉算法的产品拆卸序列规划

针对产品拆卸序列规划问题,提出一种基于花朵授粉算法的求解拆卸序列规划问题的方法。结合智能优化算法求解拆卸序列规划问题的特点,采用遗传算法的优先关系保留交叉操作方式,对花朵授粉算法的授粉方式进行了离散化处理。在建立离散花朵授粉算法的基础上,构建了评价拆卸序列质量的适应度函数模型。通过实例对离散花朵授粉算法在不同初始条件设置的情况下进行了实验分析,并与遗传算法进行了比较,证明了所提算法的可行性与优越性。     

工具约束下多目标拆卸线平衡问题的猫群模拟退火算法

针对已有研究中忽略拆卸工具的不足,基于多目标拆卸线平衡模型,考虑了作业过程中的工具更换因素,建立了包含最小化工具更换次数的多目标拆卸线平衡问题数学模型,并设计了一种多目标猫群模拟退火算法进行求解。提出基于序列交换的离散跟踪模式;将猫群优化算法与模拟退火算法相结合,以增强算法的全局寻优能力;引入拥挤距离筛选,提高算法运行效率的同时有效的保证外部档案集的多样性;采用精英保留策略加速算法的收敛。通过对已有算例进行求解,并与其他算法对比分析,验证了所提算法的有效性和高效性。最后,将所提模型和算法应用于某型号打印机拆卸线的设计,为决策者提供了多种平衡方案。     

基于Pareto蚁群算法的拆卸线平衡多目标优化

为提高产晶拆卸效率,针对拆卸线平衡问题建立了数学模型.该模型以最小拆卸线闲置率、负荷均衡和最小拆卸成本为优化目标.结合拆卸线平衡问题的具体特点,提出了一种改进的基于Pareto解集的多目标蚁群优化算法.算法采用小生境技术,引导蚂蚁搜索到分布良好的Pareto最优解集,并以被支配度和分散度为个体评价规则.实验测试结果表明了该算法的可行性.最后,结合企业生产实际,给出了所提模型与算法的具体应用.     

多目标拆卸线平衡问题的Pareto人工鱼群算法

针对拆卸线平衡问题的复杂性,提出了一种改进的基于Pareto解集的多目标人工鱼群算法进行求解。为提高人工鱼觅食时的寻优能力,引入遗传算法的随机交叉操作,指导人工鱼向全局最优拆卸方向觅食。通过拥挤距离不断筛选人工鱼觅食、聚群和追尾过程中的非劣解,实现了各行为结果的多样性。采用精英保留策略,将外部档案中的非劣解添加到算法下次迭代的种群中,加快了算法的收敛。通过对不同规模的拆卸实例进行求解,并将其与已有算法进行对比,验证了所提算法的有效性和优越性。     

多目标的拆卸线平衡问题优化研究

拆卸是废旧产品回收利用的重要途径，根据产品拆卸线的特点，构建拆卸线平衡问题的多目标关系。针对求解拆卸线平衡问题所遇到的求解结果单一、无法满足平衡诸多目标等问题，以均衡工作站负载且引入操作安全性、任务拆卸方向和任务需求为优化目标建立数学模型，在此基础上，提出一种基于遗传改进的多目标灰狼算法进行求解计算。基于废旧电冰箱拆卸案例对比验证算法的效果与性能，并将其应用于再制造企业某废旧电视机拆卸实例中。以Plant Simulation 15.0仿真软件为平台，运用仿真技术对所得理论方案分析与优化，通过在重要工位上建立缓冲区来解决实际拆卸过程中所存在的工位堵塞问题。结果表明该算法的收敛性较好，所获得非支配解集更逼近Pareto最优前沿，得出多个合理拆卸方案，为决策者选择拆卸方案提供了依据，且改善后的工位产能也提升了3.23%。     

基于Pareto解集蚁群算法的拆卸序列规划

为提高产品拆卸序列规划的效率,分析拆卸序列规划问题中的多个优化目标平衡问题,提出一种基于Pareto解集的多目标蚁群优化算法求解此类拆卸规划问题,并给出拆卸序列的构建过程。通过利用拆卸矩阵推导拆卸可行条件,获得可以执行拆卸操作的零件及其可行的拆卸方向。通过利用零件的轴向包围盒(Axis aligned bounding boxes,AABB)计算零件的拆卸行程。考虑拆卸方向改变次数、拆卸总行程、拆卸零件数量为优化目标,通过利用蚁群算法搜索可行解并计算各个解之间的支配关系,得到Pareto解集,实现求解优化的拆卸序列,给出算法的具体步骤。最后以单杠发动机为拆卸实例,利用所提方法进行拆卸序列规划求解,通过分析试验结果,并对比典型的单目标蚁群规划算法,证明了该方法的高效性和可行性。     

混流装配排序问题的改进人工蜂群优化

为解决离散的混流装配线作业排序问题,提出一种基于人工蜂群优化算法的改进算法。采用NEH启发式方法优化初始种群质量;在雇佣蜂算法中建立了变邻域区域搜索机制并嵌入模拟退火算法,提高了算法的搜索精度与广度;提出一种最优控制策略,通过限制最优解群体的成长速度,有效降低了种群相似度,提高了算法的全局搜索性能。实验方面,算法参数通过标准算例仿真对比设定,并采用Benchmark标准算例对所提算法与标准人工蜂群优化算法、遗传算法、混合遗传算法、改进粒子群优化等算法进行了对比。通过一个混流排序实例的仿真,对比证明了算法在求解混流装配线排序问题上的有效性。