面向能耗的多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型

合理的调度方案能有效降低柔性作业车间总能耗。针对柔性作业车间中加工工件种类多、单批工件数量大、加工工艺路线柔性大等问题,研究一种面向能耗的多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型。分析柔性作业车间中工件加工过程能耗特性,以车间总能耗最低和完工时间最小为优化目标建立了多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型,并采用多目标模拟退火算法对模型进行优化求解。通过算法优化得到的调度方案与经验调度方案的对比分析,验证了该模型的有效性和实用性。     

考虑扰动事件的机械加工工艺参数与车间动态调度综合节能优化

随着能源消耗和环境问题的不断加剧,机械加工车间的高效节能生产越来越受到制造业的关注。传统动态调度优化时每道工序的工艺参数固定,未考虑工艺参数与车间调度之间的关联关系,限制了调度优化的潜力。为了更好地实现柔性作业车间节能增效,并快速有效地应对车间生产过程中出现的突发扰动事件,提出一种考虑扰动事件的加工工艺参数与车间动态调度综合优化方法。首先详细分析订单插入与机床故障下柔性作业车间的能耗特性,以总能耗与最大完工时间为目标,建立工艺参数与动态调度综合优化模型,然后设计一种面向扰动事件的动态决策机制,并提出改进的自适应形状估计进化算法(AGE-MOEA)进行优化求解,最后通过案例分析与算法对比,验证了所提出方法的有效性。     

考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化方法

随着能源成本的飙升和环境日益恶化,实现节能生产的策略越来越受到制造企业的关注.在车间实际生产调度过程中,机床设备的故障与维护会影响车间调度方案的顺利执行,进而导致出现车间加工资源冲突、能耗增大和完工时间延长等问题.为减少实际柔性作业车间加工过程中出现由于机床故障而导致加工中断的情况,提出一种考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化方法.分析考虑设备预维护的柔性作业车间能耗特性,建立考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化模型,设计机床预维护策略,并在此基础上提出一种启发式框架下的调度算法对节能优化模型进行求解,通过不同方案的对比分析,验证所提方法的有效性.     

柔性作业车间能耗优化研究

为了实现机械加工车间的节能优化运行,建立了考虑运输时间的节能柔性作业车间调度模型。使用基于动素的机床能耗模型预测生产过程中的机床能耗,并利用遗传算法实现了模型的求解。柔性作业车间环境下,该模型能够从能耗出发,为各加工任务选择合适的加工机床,同时生成优化的生产调度方案。最后,案例研究验证了建立的模型的节能效果和有效性。     

改进NSGA-Ⅱ算法求解考虑运输约束的柔性作业车间节能调度问题

传统柔性作业车间调度通常忽略工件在机器间的运输时间和能耗,针对该问题建立了考虑运输约束与节能的柔性作业车间调度模型,并提出了改进的NSGA-Ⅱ算法求解该模型。首先,在柔性作业车间调度数学模型中设立最大完工时间、总延期、设备总负载、车间总能耗4个目标,并根据运输约束实现了调度模型矩阵编码、解码、交叉与变异,基于子代向最优解学习机制改进NSGA-Ⅱ算法迭代过程中易陷入局部最优解问题。最后,在考虑车间机器之间运输约束的前提下结合Kacem、Brandimarte算例对调度模型进行可行性分析,结果表明该模型与算法求解效率高,能有效解决车间运输约束导致的调度方案与实际加工偏差问题。     

批量生产柔性作业车间优化调度研究

在批量生产柔性作业车间调度问题中,不但要考虑路径选取和加工排序两个子问题,而且工件还可被分割为多个子批量,不同子批可选择不同工艺路线。该问题是对传统柔性作业车间调度问题(FJSP)的扩充,它更接近于实际生产调度问题。针对问题的特点,提出了一种基于遗传算法的柔性分批调度算法。在算法中,提出了一种基于"游标"的柔性批量分割方法,并采用一种批量分割与加工工序相融合的染色体编码方法。该算法不但可根据机床负荷将工件分割成具有柔性批量的多个子批,而且可使子批工艺路线选取及加工排序同时得到优化。通过实例仿真,对算法性能进行分析和评价,结果表明了算法的有效性和可行性。     

基于动态事件的柔性作业车间重调度节能优化

为了解决机械加工过程中出现紧急任务插单或机床故障等动态事件干扰调度方案执行,导致原调度方案能耗增高、完工时间延长等问题,研究了一种考虑紧急插单和机床故障动态事件的柔性作业车间重调度节能优化方法。首先分析了动态事件下柔性作业车间的工件加工过程能耗特性,然后以总能耗最低、完工时间和鲁棒性最小为优化目标建立了面向节能的动态重调度优化模型,并提出基于多目标引力搜索算法的重调度节能优化求解方法,最后通过案例对比分析,验证了所提方法的有效性。     

面向低碳的工艺规划与车间调度集成优化

为更好地减少制造过程中的碳排放,弥补将工艺规划与车间调度分开碳排放优化时忽略了工艺规划方案中加工方法和工艺路线对调度阶段各工序加工机床分配方案、搬运距离以及工件加工顺序的影响,提出一个集成优化工件各特征加工方法、工艺路线、工件加工顺序以及各工序的机床分配,以实现制造过程碳排放和最大完工时间最小的多目标集成优化模型;针对集成优化模型中优化参数较多且相互影响的特性,提出一种前后相关联的四段式编码方法,采用NSGA-II算法求解,通过将所得的集成优化结果与先进行面向低碳的单目标工艺规划优化,再进行面向低碳的多目标车间调度分开优化结果进行对比,说明提出的集成优化模型可以得到更低的制造过程碳排放和完工时间,从而验证了集成优化模型的有效性。     

基于机床加工匹配特性的混合流水车间绿色生产调度

针对混合流水车间绿色生产过程中的设备选择和调度目标匹配问题,提出基于机床加工特性的多目标调度模型和改进遗传算法。该算法建立了混合流水车间调度的时间、能耗与成本优化模型,采用模糊隶属方法描述了机床加工特性,在遗传算法求解过程中通过机床加工特性隶属度与调度目标的权重系数匹配关系,建立了自适应的交叉、变异和优势保留策略,在每一代迭代中提高在调度目标方向上的选择压力,加速收敛。通过实例分析对比了不同算法的优化结果,从而验证了模型及算法的有效性,并提出了高效、节能、经济和综合4种调度生产模式,为混合流水车间绿色生产提供了指导。     

柔性作业车间动态调度方法研究

针对一类复杂工序的柔性作业车间的动态调度问题,提出了一种基于工序树的调度方案及算法。调度算法中采用多叉树形式的工序树,工序树是一种适用于作业车间调度的柔性工艺规划描述方法,工序树经过泛化和变形可以涵盖多种具体的工序样式。调度算法通过通信网络实时地获取加工车间中设备的工作状态,结合加工任务中所有产品的状态变迁,依据由加工任务的约束条件预先确定的优先调度规则,动态地生成加工任务作业进程表。算法实例的结果验证了调度方案及算法的有效性。     

分时电价下基于NSGA-Ⅱ的柔性作业车间绿色调度

通过规划绿色生产调度实现了时间、经济和能耗三者的协同优化。以柔性作业车间为背景,结合分时电价政策,构建了设备不同工作状态下的设备能耗成本计算模型;同时兼顾碳排放与订单交付等绿色生产车间管理要求,建立了包括最小化碳排放、能耗成本和最大完工时间在内的柔性作业车间绿色调度多目标优化模型;为避免算法过早陷入“早熟”并保持种群多样性,采用基于动态控制参数和改进精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解;最后,通过具体算例验证了所建立模型的可行性与改进算法的优越性。     

基于强化学习的分布式光伏运维资源动态调度

针对分布式光伏运维资源调度过程中因动态因素影响导致调度计划难以实施的问题,提出基于强化学习的分布式光伏运维资源动态调度方法.该方法通过构建动态调度规则同步调整运维任务的优先级,并以新计划完成成本最低和完成时间最短为优化目标构建动态调度模型.采用Q-Learning求解模型,通过实验对比,Q-Learning算法的求解速...     

基于混合遗传鲸鱼优化算法的柔性作业车间自动导引车融合调度方法

针对柔性作业车间调度问题,考虑自动导引车(AGV)在车间制造过程中只参与装卸和搬运工作,提出一种实现AGV路径规划与柔性作业车间调度集成优化的融合调度模型。采用基于工序排序与机器选择两个子问题的二维向量编码方案,并在解码过程中提出基于最先服务原则的AGV安排策略。对鲸鱼优化算法进行离散化改进,针对性地设计了多种种群初始化策略,引入遗传算法的交叉、变异操作以提升鲸鱼优化算法的全局搜索能力,并嵌入局部搜索算法以达到全局搜索和局部搜索的平衡,构建了一种混合遗传鲸鱼优化算法（HGWOA）来求解该融合调度模型。通过经典测试算例验证了算法性能,并使用正交试验优化了算法参数。研究结果表明,HGWOA算法用于求解柔性作业车间AGV融合调度问题可以获得较好的效果。     

考虑关键件加工质量的双资源约束车间调度算法

在工人异质性和机床类型多样的资源约束型车间中,针对资源抢占使加工质量向非关键件倾斜从而导致关键件加工质量无法保障的情况,建立了以完工时间为主要优化目标,以关键件加工质量、整体加工质量为辅助优化目标的双资源(工人/机床)约束柔性作业车间调度问题模型,并提出一种两级嵌套蚁群算法。首先采用工件候选集、资源候选集生成满足关键件加工要求的可行调度解;然后为工序寻找更合适的开工时间,针对机床类型、人机时窗差异设计了基于时窗的活动调度策略以提高算法的局部寻优能力;进而提出了一种保质策略,使关键件和总体工件加工质量水平持续提高;最后,通过算例测试验证了保质策略和两级嵌套蚁群算法的有效性。     

不确定信息条件下Job-shop调度的混合智能算法

目前大多数生产调度的研究往往聚焦于经典调度问题的优化算法而忽略了车间中大量存在的不确定性，因而难以应用于实际车间调度。采用随机变量来描述真实车间中存在的一些不确定信息，在基于不确定规划理论的基础上建立了相应的不确定性调度模型，并研究了解决此类问题的混合智能算法。开发了混合智能优化原型系统，并结合仿真工具对该调度模型和混合智能算法进行了验证。     

Flexible job shop scheduling with tabu search algorithms

This paper presents a tabu search algorithm that solves the flexible job shop scheduling problem to minimize the makespan time. As a context for solving sequencing and scheduling problems, the flexible job shop model is highly complicated. Alternative operation sequences and sequence-dependent setups are two important factors that frequently appear in various manufacturing environments and in project scheduling. In this paper, we present a model for a flexible job shop scheduling problem while considering those factors simultaneously. The purpose of this paper is to minimize the makespan time and to find the best sequence of operations and the best choice of machine alternatives, simultaneously. The proposed tabu search algorithm is composed of two parts: a procedure that searches for the best sequence of job operations, and a procedure that finds the best choice of machine alternatives. Randomly generated test problems are used to evaluate the performance of the proposed algorithm. Results of the algorithm are compared with the optimal solution using a mathematical model solved by the traditional optimization technique (the branch and bound method). After modeling the scheduling problem, the model is verified and validated. Then the computational results are presented. Computational results indicate that the proposed algorithm can produce optimal solutions in a short computational time for small and medium sized problems. Moreover, it can be applied easily in real factory conditions and for large size problems. The proposed algorithm should thus be useful to both practitioners and researchers.     

基于高维多目标候鸟优化算法的柔性作业车间调度

针对柔性作业车间调度问题,提出一种改进的多目标候鸟优化算法来求解考虑完工时间、总拖期、机器总负荷以及总能耗的高维多目标问题。多目标候鸟优化算法在候鸟优化算法的基础上引入基于Pareto支配和参考点的选择算子来给予鸟群选择压力,并用基于属性层次模型和灰色关联分析法的组合权重法从最优解集中选择一个最合适的方案。算例和实例验证了算法的有效性和实用性。     

[工艺规划与装配线平衡]两阶段混合算法求解集成工艺规划与调度问题

提出了求解集成式工艺规划与车间调度问题的两阶段混合算法。在工艺规划阶段,使用遗传算法为每个工件生成可选的近优工艺路线集,动态地为车间调度阶段输入已确定的工艺路线;在车间调度阶段,使用蜜蜂交配优化算法快速寻优,设计了蜂王婚飞的流程以保证算法的全局搜索能力,构建了基于不同邻域结构的工蜂培育幼蜂局部搜索策略。使用基准测试集对提出的方法进行验证,并与现有算法进行对比,计算结果证明了提出方法的有效性。     

Optimization based resource and cooling management for a high performance computing data center

This paper focuses on the problem of reducing energy consumption within high-performance computing data centers, especially for those with a large portion of “small size” jobs. Different from previous works, the efficiency of job scheduling and processing is made as the first priority. To reduce energy from servers while maintaining the processing efficiency of jobs, a new hysteresis computing resource-provisioning algorithm is proposed to adjust the total computing resource reactively. A dynamical thermal model is presented to reflect the relationship between the computational system and cooling system. The proposed model is used to formulate constrained optimal control problems to minimize the energy consumption of the cooling system. Then, a two-step solution is proposed. Firstly, a thermal-aware resource allocation optimizer is developed to decide where the resource should be increased or decreased. Secondly, an economic model predictive controller is designed to adjust the cooling temperature predictively along with the variation of the rack power. Performance of the proposed method is studied through simulations with real job trace. The results show that significant energy saving can be achieved with guaranteed service quality.