并行多机提前/拖期调度的启发式算法

准时制生产模式要求生产任务必须在交货期内完成.实际生产中这一问题受很多约束的影响变得非常复杂.文章针对任务动态到达、任务转换存在的调整时间和交货期、提前/拖期单位成本各不相同的并行多机上任务排序问题进行了分析,设计了一种解决并行多机提前/拖期调度的启发式近似求解算法.大量实验数据和应用实例充分表明文章所提的启发式算法是有效的.     

基于粒子群算法的并行多机调度问题研究

将港口拖轮作业调度问题描述为一类带特殊工艺约束的并行多机调度问题,采用粒子群算法求解该类调度问题,提出了一种2维粒子表示方法,通过对粒子位置向量进行排序生成有效调度,并采用粒子位置向量多次交换的局部搜索方法来提高算法的搜索效率。最后,通过计算验证了混合粒子群算法的有效性。     

基于仿真的多机流水车间成组作业调度

以总流程时间为优化目标,首先对多机流水车间成组作业调度的最小化总流程时间问题进行了数学建模,然后以三机调度为例在eM-Plant（仿真软件）环境里对该问题进行仿真建模,最后在eM-Plant环境里将仿真模型与遗传算法结合起来对这一类实例进行求解;结果表明这是一种实际有效的方法.     

带特殊工艺约束的双目标并行多机调度问题研究

港口的拖轮调度过程是一类带特殊工艺约束的并行多机调度问题.采用基于进化策略的混合算法,设计了基于工件的编码方式,对次序杂交算子进行了扩展,设计了一种扩展“倒位”变异算子,并采用相邻不同基因多次交换的局部搜索方法.算法的设计自动满足了工艺约束,保证了种群的多样性.设计了最大完工时间和生产加工成本双目标评价函数,最后通过计算对混合算法进行了验证.     

事件驱动的并行多机模具热处理生产调度

为满足准时交货与节能生产的复合需求,构建了反映加权拖期、炉子装载水平和工件重量偏差程度的优化指标;建立了事件驱动调度机制,对机器完工和任务到达进行实时响应,并通过预测时间窗选取体现前摄性的调度任务集,同时采用"先分后合"的方式解耦工件族间的相互干扰;构造了启发式算法,在每个决策时刻进行滚动求解,基于任务到达时间组批,并用折衷规划计算各工件族的最佳批次,再综合评价确定全局最佳批次。仿真结果表明,与两类常用规则相比,所提方法具有明显的优越性。     

基于代理的并行多机提前/脱期调度研究

近来,面向JIT生产方式的提前/脱期调度成为调度领域研究的热点。本文以并行多机的提前/脱期调度问题为研究对象,提出使用基于谈判的多代理机制进行调度,建立了多代理系统结构,设计了基于时间窗口的设备代理调度策略,然后通过计算实验显示了调度机制的有效性。     

极小化总完工时间批调度问题的两种蚁群算法

针对考虑工件尺寸不同,求解目标为极小化总完工时间的批调度问题,考虑不同的编码方式,提出了基于工件序列的蚁群算法和基于批序列的蚁群算法.基于工件序列的蚁群算法算法采用传统的工件序列编码,需要启发式规则进行分批;基于批序列的蚁群算法算法利用蚁群算法构建性编码的特点,不需要启发式规则,而采取直接分批的方式编码,充分发挥蚁群算法自身的搜索能力.针对总完工时间的优化目标,基于批序列的蚁群算法算法引入批权重构建启发式信息;针对批调度特有性质,基于批序列的蚁群算法算法加入新的信息素更新变量,设置不同的信息素初始值,并采用局部优化技术等改进措施,以克服传统蚁群算法收敛速度慢,易陷入局部最优的缺点,通过对比实验验证了所提算法的有效性.     

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。     

两机零等待流水车间调度问题的启发式算法

为实现两机零等待流水车间调度问题的总流程时间最小化,结合问题的结构信息提出了一种快速求解近优解的启发式算法。在该类问题中,工件在每台机器上的操作包括调整、加工和移除3部分,且调整和移除时间都与工件的加工时间相互分离。首先分析了该类问题的优化性质,结合优化性质进而构造出求解算法。在中小规模和大规模问题上,将启发式算法的结果分别与最优解和最优解的下界值进行了比较。大量数值计算实验表明了该算法的有效性和解决大规模实际问题的潜力。     

单机成组调度问题的约束满足建模与求解方法

为适应多品种小批量生产需求,企业普遍采用基于成组技术的混流生产,由此产生的成组调度需要平衡安装时间减少与满足交期之间的冲突关系。在分析安装时间是否依赖工件组排序、工件组能否分割加工等成组特征的基础上,以最小化加权流程时间与加权拖期为目标,构建了单机成组调度问题的约束满足模型,提出了以变量排序启发式搜索和前向约束传播相结合的求解方法。典型生产数据的实证分析表明,所提出的方法建模能力强,解的适应性好。     

平行机调度问题的列生成方法研究

探讨求解平行机调度问题的列生成算法的基本原理,然后结合动态规划和分支定界技巧,对平行机调度问题提出求解最优解的列生成方法。     

调整时间与顺序相关的等同并行机调度

调整时间与顺序相关的等同并行机调度在生产服务业与制造业中有着十分广泛的应用背景,具有计算复杂性的主要特点。调整时间与顺序相关的等同并行机调度是将被加工工件集的各工件分配给等同并行机资源,并安排工件的加工次序。它是决策的一种形式,其目的是优化一个或多个目标。研究以最小化被加工工件最大完工时间为目标的调整时间与顺序相关的等同并行机调度,建立该问题的数学规划模型,根据问题的结构特点开发基于两段式染色体表达的遗传算法以获得该问题的近似最优解;在所建立数学规划模型的基础上,引入所求解问题的下界对近似最优解的质量进行评价。对具有不同规模的问题实例进行计算试验,计算结果表明所设计的遗传算法能够在可接受的计算时间内获得合理的解。     

基于禁忌搜索的平行机多工厂供应链调度

提出一类平行机多工厂供应链调度问题,从整体的角度优化订单分配、生产调度和运输调度。以交货期限内完成所有工件的生产和运输总成本最小化为目标,构建了问题的混合整数规划模型。设计了一种基于向量组编码结构的禁忌搜索算法以求解该问题。使用供应链调度策略和独立决策策略分别对算例进行求解,数据结果验证了供应链调度策略的优越性。禁忌搜索算法结果与CPLEX的求解结果对比表明,禁忌搜索算法有效可行。     

考虑外包的平行机调度问题的多目标遗传算法

研究了一类考虑外包的平行机调度问题,目标是使作业外包总成本与最大完工时间同时最小化。通过对该类问题进行形式化描述与分析,设计了一种数字串形式的解的表示方法,其中每位数字表示固定作业对应的机器编号,该方法能够有效缩小解空间,从而提高搜索效率。进而构建了一种带精英策略的非支配遗传算法PD-NSGA-Ⅱ,为该类多目标调度问题提供Pareto最优解集。大量数据实验结果表明,所构造的PD-NSGA-Ⅱ算法能够在合理的时间内有效求解该类调度问题,其解的质量与计算效率均优于SPEA算法。     

The Lazy Cook Problem, or Scheduling Two Parallel Machines to Optimize Vehicle Utilization

A cook has to prepare n cakes using an oven with two racks. According to the recipe, the i-th cake has to be baked for exactly a _i minutes. Cakes to be cooked are taken from a table and carried to the oven, and once cooked are carried back to the table by means of a trolley that can carry two cakes at a time. What is the minimum number q ^* of round trips required of the cook? This problem has application to the operation scheduling of transportation systems and to material cutting. A different problem arises according to whether the cook accepts or not to stay near the oven for awhile with the trolley. If the trolley cannot be idle at the oven, an optimum schedule with no oven idle-time always exists: consequently, the trolley schedule is trivial, and the problem is transformed into a set packing. For this case, we propose and test a heuristic method which generates all of the promising columns of the set packing, and solves the resulting problem by branch-and-bound. Instead, if the trolley can be idle at the oven for a limited amount of time, a problem arises to find an optimal schedule of the trolley: in this case we show how to use a scaling technique in order to obtain a very good feasible solution by the method above.     

Scheduling Jobs on Parallel Machines with Sequence-Dependent Family Set-up Times

This paper proposes an efficient heuristic to minimise the total weighted tardiness of a set of tasks with known processing times, due dates, weights and family types for parallel machines. A three-phase heuristic is presented to minimise total weighted tardiness. In the first phase, jobs are listed by the earliest due date and then divided into small job-sets according to a decision parameter. In the second phase, jobs are grouped by the due date within applicable families using apparent tardiness cost with set-up (ATCS), and the sequence of jobs within families is improved through the use of the tabu search method. In the third phase, jobs are allocated to machines using a threshold value and a look-ahead parameter. The comprehensive simulation results show that the proposed heuristic performs better than the ATCS and rolling horizon procedure at a significantly reduced total weighted tardiness.     

电机产品加工的动态调度算法

考虑多个具有不同开始时间的电机产品加工动态调度问题,将产品加工树的工序,分为具有唯一紧前或紧后工序的相关工序和独立工序两类,提出相关工序调度的拟关键路径法和独立工序调度的最佳适应调度法。结合拟关键路径法和最佳适应调度法,提出考虑关键设备的工序紧凑的多产品动态调度算法。实例数据表明,动态调度算法在总加工时间方面比一般启发式算法更短,适合于有不同开始时间的多产品动态调度环境。     

一种面向成本优化的生产计划调度算法

建立了一种车间层的生产计划的成本优化模型,该模型是一个在时间约束、可重复使用和不可重复使用资源约束下的多模式项目调度问题;给出了解的定义,设计了一种时间可行的成本优化调度算法,通过改进成本优化调度算法达到时间一成本双优的目的;给出了模拟试验结果。     

基于JIT的非等同并行多机调度问题的混合遗传算法

针对一类NP完全问题的多目标、非等同、并行多机作业调度问题,设计了一个混合遗传算法。该算法在设计过程中针对该问题的特点,设计了一种动态适应度函数;将求解单机问题最优解的有效算法混合在编码方案中,设计了一种不包括作业顺序的简单编码方案,从而降低了算法的实现难度,并提高了执行效率。数值仿真实验表明,该算法具有收敛速度快、优化效果好等特点,适合于求解较大规模的问题。     

基于长短期记忆近端策略优化强化学习的等效并行机在线调度方法

针对等效并行机在线调度问题,以加权完工时间和为目标,提出了一种基于长短期记忆近端策略优化（LSTM-PPO）强化学习的在线调度方法。通过设计融合LSTM的智能体记录车间的历史状态变化和调度策略,进而根据状态信息进行在线调度。设计了车间状态矩阵对问题约束和优化目标进行描述,在调度决策中引入额外的设备等待指令来扩大解空间,并设计奖励函数将优化目标分解为分步奖励值实现调度决策评价。最后基于PPO算法进行模型更新和参数全局优化。实验结果表明所提方法优于现有的几种启发式规则,并将所提算法应用于实际车间的生产调度,有效减小了加权完工时间和。