混合流水车间调度问题研究综述

混合流水车间在流水车间的基础上,在所有或部分阶段引入多台可选择的并行机器,提高了车间的生产能力和柔性,是车间调度领域的研究热点之一。按阶段数和机器特征对混合流水车间调度方法进行了综述,系统总结了实际工程背景下相关扩展问题的研究现状,并指出了当前研究中存在的问题和可能的解决途径。结合运筹学的发展趋势,对混合流水车间调度在新兴领域中的应用前景进行了探讨。最后,指出了未来若干可能的研究方向。     

[车间调度]混合布谷鸟算法求解绿色流水车间调度问题

为协同考虑经济因素和环境因素,求解了优化目标为最小化最长完工时间和碳排放总量的多目标置换流水线车间调度问题（MOPFSP）。提出了一种混合布谷鸟算法（HCS）求解2台机器以上的MOPFSP问题。采用LOV规则将HCS算法中的个体从实数向量转换成工件排序,使其可在MOPFSP的解空间中进行搜索;设计了一种自适应步长控制因子,用于控制算法进化阶段的搜索范围;提出一种多邻域局部搜索,用于对HCS算法全局搜索发现的优质解区域进行细致搜索。由于融合了基于布谷鸟算法的全局搜索和多邻域局部搜索,故HCS算法可有效求解MOPFSP。仿真实验和算法对比验证了HCS算法求解MOPFSP的有效性。     

带多处理器混合流水车间调度问题的混合鱼群算法

针对带多处理器的混合流水车间调度问题(hybrid flow shop scheduling with multiprocessor task problems),以最小化所有工件的最大完成时间(makespan)为优化目标,提出一种融合了改进的人工鱼群算法和禁忌搜索算法的混合算法。首先改进人工鱼群算法相关行为及实验优选算法参数,提高了人工鱼群算法收敛速度和精度;然后结合人工鱼群算法收敛快和禁忌算法局部搜索能力强的特点,利用改进的人工鱼群算法进行全局搜索,获得较好的优化解域,再通过禁忌算法在优化解域内进行局部寻优,得到一个最终满意的优化解。基于180个标准算例,算法实验结果表明混合算法的优化性能明显优于禁忌算法和粒子群算法,并且很接近改进的遗传算法。     

JIT柔性混合流水车间生产调度问题研究

针对混合柔性流水车间多种工艺路线的生产调度问题,分析了生产工艺计划与车问调度系统的集成原理,建立目标模型,通过将简单遗传算法加以改进,在建立集成模型的基础上,对算法进行研究,把进化后的遗传算法（SGA）和改进的模拟退火算法（SA）有机结合,使算法优化机制融合和优化结构互补,形成较为高效的混合优化算法,并对问题进行求解。最后给出了一个具体算例,验证算法的有效性和先进性。     

混合布谷鸟算法求解绿色流水车间调度问题

为协同考虑经济因素和环境因素,求解了优化目标为最小化最长完工时间和碳排放总量的多目标置换流水线车间调度问题(MOPFSP)。提出了一种混合布谷鸟算法(HCS)求解2台机器以上的MOPFSP问题。采用LOV规则将HCS算法中的个体从实数向量转换成工件排序,使其可在MOPFSP的解空间中进行搜索;设计了一种自适应步长控制因子,用于控制算法进化阶段的搜索范围;提出一种多邻域局部搜索,用于对HCS算法全局搜索发现的优质解区域进行细致搜索。由于融合了基于布谷鸟算法的全局搜索和多邻域局部搜索,故HCS算法可有效求解MOPFSP。仿真实验和算法对比验证了HCS算法求解MOPFSP的有效性。     

蚁群算法求解混合流水车间分批调度问题

为解决混合流水车间分批调度问题,提出一种三级递阶结构的蚁群算法.算法中,第一级蚁群算法设计了一种批量大小动态结合的柔性分批策略,完成产品的批次划分;第二级蚁群算法考虑工件在各设备的加工时间和设备可用能力,设计蚂蚁设备间的转移概率,完成工序约束下各批次的设备选择;第三级蚁群算法考虑同一设备上批次顺序相关的换批时间,设计蚂蚁批次间的转移概率,完成各设备的批次排序.通过实例仿真,分别对分批算法和混合流水车间调度算法性能进行比较分析和评价,结果表明了算法的有效性和优越性.最后从生产实际出发给出算例,验证了算法的有效性和对生产实践的指导作用.     

求解混合流水车间调度问题的改进灰狼算法

针对带有相同并行机的混合流水车间调度问题,以最小化最大完工时间为研究目标,提出一种改进灰狼优化算法.根据问题特征建立了数学模型;对灰狼算法中的重要控制参数C提出一种新的计算公式,保证了算法的初期全局勘探能力和后期局部搜索能力.随着狼群向决策狼聚集,为了保持狼群的多样性,提出一种基于平面镜成像学习策略,以避免算法陷入局部最优.鉴于混合流水车间每个阶段加工设备的配置不均衡,采用正序和逆序解码策略,从而提高找到问题最优解的概率.将所提算法和其他算法应用于某企业实际案例与benchmark案例进行对比,验证了算法的有效性和可靠性.     

带多处理器任务的动态混合流水车间调度问题

研究了具有多处理器任务的混合流水车间调度问题,且考虑相邻两阶段之间的运输时间、机器故障和工件动态到达的实际生产特征。由于该问题不但求解非常复杂,对它的不同部分的简化还会使其变成其他不同的典型调度问题,探讨该类问题的近似解法具有挑战性和广义性。据此分别采用结合次梯度算法的拉格朗日松弛算法、结合次梯度和bundle算法的交替算法（交替S＆B算法）的拉格朗日松驰算法进行求解。对多达100个工件的问题进行测试,结果表明,所设计的算法能够在合理的CPU时间内产生较好的时间表。     

混合流水车间调度问题的果蝇优化算法求解

针对不相关并行机混合流水车间调度问题,根据果蝇优化算法种群更新方式的特点,采用基于权重的编码方式进行编码操作,通过增加权重系数来提高算法的随机搜索能力。对算法参数的设置进行了分析,得到了最优参数组合。采用标杆实例进行仿真验证并与经典算法进行对比,验证了果蝇优化算法的有效性。     

变邻域改进遗传算法求解混合流水车间调度问题

针对混合流水车间调度问题的NP难特性,提出一种改进的混合变邻域搜索的遗传算法。建立了数学模型,提出了算法的总体流程,设计了基于操作的编码和解码方法,并采用NEH启发式算法产生初始种群。随机采用基于位置的交叉和线性次序交叉,选用反转逆序的变异算子,交叉变异后合并子代与父代,保留较优个体,对当前最优个体执行变邻域搜索,以增强遗传算法的局部搜索能力。通过初始对比实验,证明了NEH启发式算法能够产生质量更好的初始解,随机采取两种交叉算子能够提高算法的搜索效率,标准算例实验结果表明所提算法能够有效求解混合流水车间调度问题。     

改进差分进化算法求解混合流水车间调度问题

对于求解混合流水车间调度问题,标准差分进化算法存在易陷入局部极值的缺点,为此,以最小化最大完工时间为目标函数建立了仿真优化模型,并提出了一种改进差分进化算法进行求解.将所提算法结合反向学习策略生成初始种群,在差分进化中进一步引入自适应差分因子,并在个体选择机制中引入模拟退火算法的Metropolis准则,有效提高了该算...     

柔性流水车间调度问题综述

智能制造是我国工厂发展的必然趋势,而流水车间在提高工厂生产效率方面起到至关重要的作用。柔性流水车间作为流水车间的扩展,在多道工序上增加多台并行机器,提高了车间的生产效率和灵活性,是目前大量学者关注的热点问题。根据不同的特征和性质对柔性流水车间调度问题进行系统性介绍;从总体上阐述了传统柔性流水车间和扩展柔性流水车间的相关研究,并按照问题的优化目标数量来进行分类描述;最后根据研究现状和当前行业发展需要提出了若干未来研究方向。     

带缓冲流水车间成组调度问题的混合微分算法

针对流水车间成组调度问题,加入序列相关的准备时间和有限缓冲的约束,以最小化总流程时间为目标建立数学模型,提出一种混合微分进化算法。该算法将微分进化算法和禁忌搜索算法相结合,利用微分进化的并行性搜索确定各组内的零件顺序,应用禁忌搜索寻找最优的零件组顺序。为提高求解速度和精度,利用构造算法产生问题的初始优化解,并通过数值实验确定算法的最优参数。通过算例实验以及与其他算法的比较,验证了所提算法的有效性。     

求解混合流水车间调度问题的变量相关EDA算法

针对混合流水车间调度问题和分布估计算法的特点,提出将变量按工序分组,通过组内概率约束、组间概率耦合的方式建立混合流水车间调度问题变量间概率关系的新方法。对分布估计算法中的紧致遗传算法的种群产生和概率更新机制进行了改进,以解决流水车间调度问题等复杂问题。通过仿真实验、与其他算法比较以及在大规模生产实际问题中的应用,验证了该算法的有效性和鲁棒性。     

面向节能的混合流水车间调度问题建模与优化

针对面向节能的不相关并行机混合流水车间调度问题的特点,分析了混合流水车间的能耗组成,基于Wagner建模思想提出一种以最小化能耗为目标的混合整数线性规划模型,并提出一种改进的候鸟优化算法求解该问题。在候鸟优化算法中,采用随机策略生成初始种群,提出4种解码方法;基于关键路径的思想设计了两种移动策略,目的分别是调整空闲时间段使其可以实行关机重启策略,以及尽量延迟机床开机;该算法中领飞鸟和跟飞鸟通过最优交换操作和最优插入操作进行进化。通过41组实例对加入移动和关机重启策略的候鸟优化算法,以及没有加入移动和关机重启策略的候鸟优化算法进行测试,证明了所提移动和关机重启策略能够大幅度减少车间总能耗。同时,通过41组实例测试验证了所提模型和算法的有效性和可行性。     

新型混合改进遗传算法求解零等待流水车间调度问题

具有零等待约束条件的流水车间调度问题是一类典型的NP难问题,针对该问题提出一种新型混合改进遗传算法进行优化求解.首先,采用改进NEH算法强化初始种群质量,提高种群的多样性.结合关联规则理论挖掘种群中的优势块,借助优势块进行人工染色体组合,以降低问题复杂度.交叉操作采用单段交叉、双段交叉和三段交叉3种交叉机制,改善算法全...     

多目标混合流水车间机器故障重调度问题研究

在数字化转型过程中,如何解决好生产调度问题是研究者关注的问题。混合流水车间机器故障是在生产调度过程中常遇到的问题。为此,需要为快速解决机器故障的重调度问题找到方法。在解决机器故障重调度过程中,主要考虑的因素为加工时间不能确定、物流装卸时间以及生产设备布局限制,从而提出这种多种重调度组合的重调度方法。首先建立双目标数学模型,系统中植入NSGA-II算法求解初始调度方案,算法采用启发式规则和随机化的方式生成初始解,利用仿真的方法对调度方案进行评价。其次,将多种重调度方式融合在一起,通过设备故障仿真验证重调度方法,试验验证启发式规则作为初始解的一部分,可以非常好地提高算法的搜索效率,所研究的重调度方法能够有效解决混合流水车间机器故障问题,具有重要的意义。     

基于SP-MCTS算法的混合流水车间机器人调度

针对混合流水车间存在并行设备、物料机器人和设备约束等导致调度过程复杂化的问题,提出融合标准差的选择策略、单分支扩展和启发式规则模拟的改进型SP-MCTS算法。该算法将混合流水车间机器人调度问题转化成搜索车间状态演变用时最短的分支路径问题,并利用马尔科夫决策过程建立混合流水车间机器人调度问题的动态模型。优化过程中,运用选择策略评估各分支收益,选择高潜力分支进行探索,并扩展多次遍历的分支节点,最后以启发式规则模拟探索,获取调度解集。另外,搜索中通过剪枝法缩小搜索宽度,单分支扩展法避免多次同路径探索,有效利用计算资源;最后,采用基准算例进行算法测试,验证了所提算法在多工序、多设备的混合流水车间调度问题求解方面的优越性。     

可重入混合流水车间调度的改进遗传算法

研究了可重入多阶段混合流水车间调度问题,其中至少有一个加工阶段有多台同构并行机。考虑工件在相邻两阶段间的运输时间和工件动态到达等实际生产特征,以最小化最大完工时间为目标建立数学模型。在传统遗传算法的基础上,结合NEH启发式算法产生工件初始加工顺序,令遗传参数随进化代数和个体适应函数值2个方面进行自适应调节,以避免算法陷入早熟,提出改进遗传算法用以求解该NP-hard问题。分别利用所提出的改进遗传算法与传统遗传算法、NEH启发式算法对不同规模的问题进行仿真测试,结果表明,改进遗传算法在较短的计算时间内能够获得较好的近优解。