混合遗传算法求解含机器可利用约束的HFSP

针对含机器阻塞和可利用约束的混合流水车间调度优化问题,考虑工件运输时间,以最小化总加权完工时间为优化目标,建立混合整数规划模型,提出一种基于启发式规则的自适应混合遗传算法求解该模型.在传统遗传算法的基础结构上,引入五种启发式规则生成部分初始种群,从而改善部分初始解的质量;设计分段自适应交叉概率和变异概率计算公式,以加快算法收敛;利用局域搜索对得到的调度解进行再次优化,进一步提高算法搜索能力.对不同规模问题进行仿真实验,结果验证了该算法的可行性和有效性.     

基于演化策略算法的置换流水车间调度优化研究

采用演化策略算法求解置换流水车间调度问题,提出了一种基于工件次序的二维实数编码方法.设计了一种基于父代个体两点交叉互换的重组算子来生成子代个体,针对个体编码,采用局部基因随机重新生成的变异算子.计算结果说明,演化策略算法能够有效地对置换流水车间调度问题进行优化,其优化性能好于遗传算法和NEH启发式算法以及粒子群算法.     

基于NSGA2算法的混合流水车间多目标调度问题研究

针对混合流水车间多目标调度问题,以最大流程时间和生产中所消耗的总能量最小为目标函数,建立了混合整数数学规划模型;将具有解决复杂组合优化问题的非劣排序遗传算法2(NSGA2)应用于求解多目标混合流水车间调度问题,详细描述了NSGA2算法求解HFSP问题的步骤。利用Matlab仿真,结果表明,NSGA2算法求解多目标HFMSP问题可行性和有效性。     

基于免疫克隆选择算法的混合流水车间调度问题的研究

本文针对混合流水车间调度问题,以最大流程时间最小为目标函数,建立了混合整数数学规划模型;将具有解决复杂组合优化问题的免疫克隆选择算法（ICA）应用于求解混合流水车间调度问题,详细描述了ICA算法求解HFSP问题的步骤;为了验证算法的有效性,仿真对比了遗传算法和ICA算法的性能,与文献结果比较,结果表明ICA算法求解HFSP问题可行性和有效性。     

求解混合流水车间调度问题的一种遗传算法

由于高度的计算复杂性(NP-hard问题),混合流水车间调度问题很难求得最优解,启发式算法和智能优化算法(如遗传算法)求解此类问题的近优解的有效性和实用性已被证实。该文提出了一种基于遗传算法的求解方法,在由染色体转换成可行调度的过程中引入工件插入方法,同时设计了一种新的交叉算子。通过大量的数值计算表明,该算法的优化质量大大优于传统的遗传算法和NEH启发式算法。     

考虑机器故障的HFS重调度研究

针对机器故障下的混合流水车间重调度问题,在考虑工序等待时间受限约束的前提下,建立了以最大化重调度前后方案完工时间相似度和机器指派一致性为目标的重调度模型,并设计了自适应遗传算法对其进行求解。仿真实验结果表明,该模型和算法是有效的。     

基于Agent的混合流水车间动态调度系统

针对敏捷制造调度环境的不确定性、动态性以及混合流水车间（HFS）调度问题的特点,设计了一种基于多Agent的混合流水车间动态调度系统,系统由管理Agent、策略Agent、工件Agent和机器Agent构成。首先提出一种针对混合流水车间环境的插值排序（HIS）算法并集成于策略Agent中,该算法适用于静态调度和多种动态事件下的动态调度。然后,设计了各类Agent间的协调机制,在生产过程中所有Agent根据各自的行为逻辑独立工作并互相协调。在发生动态事件时,策略Agent调用HIS算法根据当前车间状态产生工件序列,随后各Agent根据生成的序列继续进行协调直到完成生产。最后进行了发生机器故障、订单插入情况下的重调度以及在线调度等动态调度的实例仿真,结果表明对于这些问题,HIS算法的求解效果均优于调度规则,特别是在故障重调度中,HIS算法重调度前后的Makespan一致度达97.6%,说明系统能够灵活和有效地处理混合流水车间动态调度问题。     

求解柔性流水车间调度问题的高效分布估算算法

针对最小化最大完工时间的柔性流水车间调度,利用事件建模思想,线性化0-1混合整数规划模型,使得小规模调度问题通过Cplex可以准确求解,同时设计了高效分布估算算法来求解大规模调度问题.该算法采用的是一种新颖的随机规则解码方式,工件排序按选定的规则安排而机器按概率随机分配.针对分布估算算法中的概率模型不能随种群中个体各位置上工件的更新而自动调整的缺点,提出了自适应调整概率模型,该概率模型能提高分布估算算法的收敛质量和速度.同时为提高算法局部搜索能力和防止算法陷入局部最优,设计了局部搜索和重启机制.最后,采用实验设计方法校验了高效分布估算算法参数的最佳组合.算例和实例测试结果都表明本文提出的高效分布估算算法在求解质量和稳定性上均优于遗传算法、引力搜索算法和经典分布估算算法.     

柔性作业车间调度问题的多目标优化算法

柔性作业车间调度问题具有解集多样化与解空间复杂的特点,传统多目标优化算法求解时容易陷入局部最优且丢失解的多样性。在建立以最大完工时间、最大能耗、机器总负荷为优化目标的柔性作业车间调度模型的情况下,提出一种改进的非支配排序遗传算法（Improved Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II, INSGA-II）求解该模型。INSGA-II算法先将随机式初始化与启发式初始化方法混合,提高种群多样性;然后对工序部分与机器部分采用针对性的交叉、变异策略,提高算法全局搜索能力;最后设计自适应的交叉、变异算子以兼顾算法的全局收敛与局部寻优能力。在mk01～mk07标准数据集上的实验结果显示INSGA-II算法有着更优的算法收敛性与解集多样性。     

含忽略工序和不相关机的混合流水车间调度

研究从炼钢等生产过程提炼出的含忽略工序和不相关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目标,建立整数规划模型,并提出结合全局搜索、自适应遗传算法和候鸟优化的遗传候鸟优化算法以求解该模型。在算法中采用与处理时间相关的全局搜索和随机程序以获得初始种群,提出自适应交叉和变异操作改进遗传算法解,在迭代进程中,引入基于工件、机器和工序位3种邻域搜索结构的候鸟优化算法更新最佳解。仿真实验中将遗传候鸟优化算法的实验结果与几种启发式算法进行对比,证明了模型和算法的有效性。     

一种用于PFSP节能优化的混合禁忌搜索算法

为了追求节能减排与净利润最大化,建立一种置换流水车间订单接受与调度模型。禁忌搜索是一类启发式全局搜索算法,传统禁忌搜索对初始解依赖较大,没有对考虑能效的置换流水车间调度问题进行更深入的优化。鉴于问题的复杂性,提出了一种节能混合禁忌搜索算法,结合了NEH构造启发式算法的优势,并在该算法中设计了订单接受与拒绝编码方式、能耗调整与交货期配置策略。最后采用大量随机实例对性能进行分析。实验结果表明,通过上述改进,改善了算法的全局搜索能力与解决复杂模型的寻优能力,节能混合禁忌搜索较单一算法而言性能更优,可以有效增加企业总净利润,降低能源消耗。     

一种启发式算法和改进遗传混合算法在流水车间重调度中的应用

在解决以合同惩罚和存储成本最小化为优化目标的流水车间重调度问题时，提出了一种启发式算法和改进的遗传混合算法。传统的遗传算法是一种基于优胜劣汰的随机、自适应的优化算法。通过复制，交叉和变异，将问题解编码所表示的“染色体”群在逐代进化，最终收敛到最合适的群体，从而得到问题的最优或满意解。但缺点是求解结果依赖于初始值，且运行时间过长。因此对传统遗传算法做了相应的改进，考虑到启发式算法的快速性，为充分发挥俩种算法的优势，提出启发式算法和改进遗传混合算法。最后对性能进行分析；试验结果表明：该算法运行时间短，且在大规模数据集下，更易于靠近全局最优解。     

柔性作业车间人员配置及作业排序问题研究*

以最小化任务完成时间为目标,建立了柔性作业车间人员配置及作业排序模型,并设计了蚁群-遗传混合优化算法进行求解。首先,根据求解问题特征,设计了蚁群-遗传协调优化的算法结构。其中,蚁群算法求解资源配置,遗传算法求解既定资源配置方案下的作业排序;其次,为便于蚂蚁游历中配置任务的加工设备和操作人员,设计了一种新的蚂蚁游历地图及地图上启发式信息的计算方法和更新方式;再次,遗传算法采用基于工序优先权值的实数编码方式,并采用父子排序的精英保留策略以促进算法收敛;最后,通过两个不同规模的实例,比较其与其他算法及不同资源配置规则的运行结果,说明本算法能较好的求解柔性作业车间的人员配置及作业排序问题。     

A new hybrid genetic algorithm for job shop scheduling problem

Job shop scheduling problem is a typical NP-hard problem. To solve the job shop scheduling problem more effectively, some genetic operators were designed in this paper. In order to increase the diversity of the population, a mixed selection operator based on the fitness value and the concentration value was given. To make full use of the characteristics of the problem itself, new crossover operator based on the machine and mutation operator based on the critical path were specifically designed. To find the critical path, a new algorithm to find the critical path from schedule was presented. Furthermore, a local search operator was designed, which can improve the local search ability of GA greatly. Based on all these, a hybrid genetic algorithm was proposed and its convergence was proved. The computer simulations were made on a set of benchmark problems and the results demonstrated the effectiveness of the proposed algorithm.     

带不相关并行机和有限缓冲MHFS调度的混合启发式算法

研究每阶段含不相关并行机的多阶段混合流水车间问题(MHFSP),工件的加工时间取决于所分配的机器,相邻阶段之间缓冲区能力有限.鉴于直接求解该NP-hard问题较为困难,将其转化为带阻塞和不相关并行机的MHFSP (BMHFSP-UPM),建立整数规划模型,基于遗传算法(GA)和禁忌搜索(TS)提出一种混合启发式算法(HHGA&TS)进行求解.在该算法中,设计基于多阶段并行加工的二维矩阵编码方案,继而基于二维矩阵元胞组的初始解群体表述设计参数自适应策略;引入基于工件位-基因位的单点倒置交叉以及基于机器号的单点变异过程,利用GA求解机制完成解更新过程;设计机器号次序交换(MNE)、工件位置交换(JNE)、工件工序变异(JNM)三种邻域解移动规则,从而完成基于MNE-JNE-JNM的TS二次优化.仿真实验测试了多达120个工件的720组不同规模实例,结果表明,相较于GA、TS及NEH-IGA,所提出的混合启发式算法在解的质量方面表现更佳.     

基于机床超低待机状态的流水车间能耗调度

为降低流水车间能源消耗,引入一种数控机床的超低待机状态,相比于将数控机床待机状态切换为停机状态的节能研究,可在不停机情况下降低数控机床加工间隔状态的功率,避免数控机床频繁启停.针对流水车间加工状态、待机状态及超低待机状态三元调度问题,提出基于工序平移的混合遗传算法,分别定义了不同的工序邻域移动操作,实现数控机床待机状态向超低待机状态和停机状态的转化,形成主动节能调度策略,提升遗传算法求解考虑超低待机状态的流水车间调度问题的优化能力.实验研究表明,启用超低待机状态能够降低流水车间10%以上的能耗,且基于工序平移的混合遗传算法求解考虑超低待机状态的流水车间调度问题性能优于遗传算法.     

用于求解二维圆形排样问题的自适应混合算法

针对二维圆形版面不等圆排样问题,在最小局部距离定位布局策略的基础上,引入紧凑度和适应度,提出基于拟矩形排样的自适应启发式算法,并与以自然数编码的遗传算法相结合构建混合算法。该混合算法发挥两者的全局搜索能力与局部寻优能力。在标准测试算例上,与一些经典算法进行比较,结果表明,该算法能够在更短的时间内获得更为满意的结果。     

DEM中基于遗传与蚁群的混合路径规划算法

现有启发式算法在DEM路径规划中因数据量巨大,效率较低。针对该问题,提出一种基于遗传和蚁群的混合路径规划算法。该算法在遗传过程中,通过在初始群体生成阶段构建选择因子,使得在节点搜索时更加倾向于终点方向,提高初始群体生成效率;对变异过程中变异节点的变异区间进行限制,避免产生路径断点;在蚁群寻优过程中,根据遗传过程产生的路径信息,采用自适应信息素初始化与更新策略,提高算法搜索效率。测试结果表明,混合算法能够在规则网格DEM数据下搜索出符合条件的路径,并具有较好的效率。