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。     

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.     

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。     

求解车间作业调度问题的约束规划与整数规划混合方法研究

针对考虑机器可用性和与作业排序相关的调整时间2个硬约束的现实车间作业调度问题,提出了一种最小化加权拖期的混合求解方法。该方法以基于逻辑的Benders分解法为集成框架,将整数规划作为主问题解决机器分派问题,将约束规划作为子问题解决受机器可用性和顺序相关的调整时间约束的作业排序问题。通过运用Dash-Xpress系统对某企业车间作业调度问题的实际应用,验证了该方法的可行性与有效性。     

求解车间作业调度问题的约束规划与整数规划混合方法研究

针对考虑机器可用性和与作业排序相关的调整时间2个硬约束的现实车间作业调度问题,提出了一种最小化加权拖期的混合求解方法。该方法以基于逻辑的Benders分解法为集成框架,将整数规划作为主问题解决机器分派问题,将约束规划作为子问题解决受机器可用性和顺序相关的调整时间约束的作业排序问题。通过运用Dash-Xpress系统对某企业车间作业调度问题的实际应用,验证了该方法的可行性与有效性。     

求解车间作业调度问题的约束规划与整数规划混合方法研究

针对考虑机器可用性和与作业排序相关的调整时间2个硬约束的现实车间作业调度问题,提出了一种最小化加权拖期的混合求解方法.该方法以基于逻辑的Benders分解法为集成框架,将整数规划作为主问题解决机器分派问题,将约束规划作为子问题解决受机器可用性和顺序相关的调整时间约束的作业排序问题.通过运用Dash-Xpress系统对某企业车间作业调度问题的实际应用,验证了该方法的可行性与有效性.     

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。     

基于多纵向传输通道的双层过道布置问题建模与优化

针对制造和服务系统中纵向运输形式在双层过道布置问题中研究不足的情况,以实际布局方式为背景,对双层过道布置问题进行拓展,构建基于多纵向传输通道的双层过道布置问题混合整数规划模型,并提出一种混合模拟退火算法。该算法采用整数编码方式,以模拟退火算法为框架,结合2-Opt路径重连策略与逆转扰动操作,以避免陷入局部最优,同时采用禁忌搜索操作与带有记忆功能的存储操作来提高获得全局最优解的概率。通过精确求解所提问题的小规模算例,验证了模型的合理性。应用混合模拟退火算法分别求解所提问题、双层过道布置问题和过道布置问题,通过对比表明所提算法在求解性能和求解质量上均具有一定优势。     

双行布局问题的分解策略及启发式求解方法

为克服现有方法在求解大规模双行布局问题时存在的计算时间长、性能不稳定等问题,提出了结合问题特征的分解策略,将大规模双行布局问题分解为较易求解的组合优化问题与线性规划问题两个子问题,并分别建立了相应的数学模型。提出了3种基于不同优先规则的启发式求解方法,该方法的特征是机器成对分配,且结合了线性规划法。对大量不同规模(6~36台机器)的测试问题进行了验算与对比。试验结果表明,所提启发式方法尤其是其中的heuristic3启发式方法,能快速有效地求解双行布局问题,与现有方法相比,在运行效率和求解偏差上具有优势。     

整数非线性规划方法优化下料问题

探讨了生产实际中一维下料的优化问题,建立了下料问题的非线性整数规划的数学模型,并通过LINGO程序获得该优化模型的解。该方法适用于较大规模的型材下料问题,能够提高原材料的利用率。     

基于混合整数规划的高级计划排程方法研究

针对目前离散制造企业普遍存在的MRP计划和车间调度相脱节的问题,本文提出了高级计划排程(APS)的数学模型和近似求解算法。以订单的提前/拖期总惩罚成本最小为目标函数,构建了包含BOM结构、零件加工次序、机器析取约束等的APS混合整数规划模型;采用遗传算法对APS模型进行近似求解,该算法采用随机键编码方式、轮盘赌选择方法、两点交叉法、精英保留策略等遗传操作;最后用算例验证了APS模型和求解方法的有效性。     

广义动态约束满足问题的一种双层组合启发式求解算法

为了求解并行协同设计过程中诸多制约关系形成的约束网络,研究动态约束满足问题,提出一种基于模糊物元分析和改进微粒群算法的双层组合启发式求解算法.将模糊物元分析理论作为算法的第一层,建立广义动态约束满足问题的可拓关系元形式化模型,并应用模糊关系元优化方法完成从求解空间到寻优空间的转换;将改进微粒群算法作为第二层,在基本微粒...     

求解资源受限项目调度问题的启发式方法

为求解资源受限项目的调度问题,将过滤扇出和路径重连两种方法相结合,作为迭代局部搜索的摄动过程,提出一种新的迭代局部搜索方法.设计了与调度方案有唯一对应关系的任务列表,并通过附加信息制约邻域的产生,进一步缩小搜索空间.采用对齐技术提高解的质量,设计并结合使用两个摄动方法,以寻求更大范围内的邻域,加强了跳出局部最优的能力.迭代过程中采用精英解集代替传统的迭代局部搜索方法中的单点初始解,并保存搜索历史中的较好解.最后通过标准问题库中的四种问题验证了算法的求解质量.     

面向供应链的高级计划与排程的混合整数规划模型

针对面向供应链的高级计划与排程问题,提出了一种混合整数规划模型。该模型是在考虑供应链物理约束、机器能力约束、工件加工顺序约束、可选机器、订单交付期的基础上,以最小化提前/拖期惩罚为目标而构建起来的。算例分析表明,该模型能够得出最优生产排程。     

柔性资源约束项目调度问题的启发式求解方法

针对资源间可相互替换的柔性资源约束项目调度问题,提出一种启发式求解方法。该方法以项目活动网络图以及活动、资源间的相互关系为基础,对传统并行调度产生方法进行了改进,设计了一种更有效的柔性资源替代方法。该替代方法首先为同一时刻所有可调度活动分配所需的各类资源,然后以各类资源的剩余情况以及资源之间的替代关系为基础,优先选择剩余量最大的资源进行替代,保证活动都尽可能最早开始,以最小化项目工期。通过与现有方法的对比分析,验证了启发式求解方法的有效性,同时开发了操作简便的柔性资源约束项目调度系统。     

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.     

求解分布式混合流水线调度问题的改进双层嵌套式遗传算法

针对分布式混合流水线生产的生产调度问题,模拟实际排产中的排产到线和排产到时的排产策略,提出了基于改进双层嵌套式遗传算法的两层优化模型。外层依据流水线分配平衡和准时交货等基本原则总体上解决生产订单在流水线之间的分配问题,内层以最小生产时间为主要目的求解流水线的生产订单生产次序问题。考虑到双层嵌套式遗传算法的时间复杂性,基于模糊逻辑理论设计了一种模糊控制器来动态调整遗传算子,并采用主动检测停止方法,提高算法效率。使用某空调工厂的实际生产数据验证了算法的可行性、计算结果的准确性及排产策略的有效性,为高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling,APS)中大规模复杂供应链调度问题提供了可借鉴的方法。     

装配序列规划问题求解的一种混合算法

基于蚂蚁算法和的遗传算法特点,给出了一种解决装配序列规划问题的遗传和蚂蚁混合算法.混合算法中利用蚂蚁的每一次周游,快速生成问题的一组可行解,用遗传算法对得到的可行解进行快速优化,并根据优化解的质量,生成路径上的信息素分布,以加速蚂蚁最优路径上信息素的积累,从而引导蚂蚁更快地搜索到问题的最优解.实验结果表明,混合算法在装配序列规划问题求解上具有更好的性能.     

考虑设施方向的双目标过道布置问题建模与优化

针对现有过道布置问题研究忽略布局面积对成本的影响以及未考虑矩形设施布置方向的不足,以最小化总物料搬运成本和布局面积为目标,提出考虑设施方向的双目标过道布置问题,并建立混合整数非线性规划模型。由于该问题具有NP-hard属性,提出一种基于Pareto占优的多目标改进分散搜索算法,该算法采用双层编码方式构造可行解,并据此设计双层交叉和变异算子;为有效处理多目标结果,引入Pareto占优思想和拥挤距离机制,将自适应模拟退火双向改进搜索结构嵌入分散搜索算法,通过设置双阈值实现算法对参考集的自适应改进并减少不必要的迭代过程。通过对比所提算法与LINGO数学规划软件对40个算例的运算结果,验证了所提算法的有效性。最后采用所提算法求解双目标过道布置问题,并将所得结果与相关文献对比,证明了所提算法的优越性。     

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...