面向能耗机制的多目标柔性作业车间调度*

针对面向绿色制造的车间调度问题,考虑能源消耗、最大完工时间、生产成本等调度目标,建立了多目标柔性作业车间调度问题模型,并提出一种改进离散蝙蝠算法来求解。针对这个模型的特点,为了有效地表达出工序与粒子种群之间的关系,提出一种整数编码策略。为了避免粒子早熟收敛、求解精度低等问题,设计了一种具有记忆能力的粒子变异操作。为了克服基本蝙蝠算法固定参数不足的缺点,重新调整惯性权重的值,提出一种线性递减的惯性权重策略。针对具体生产实例进行验证,实验数据表明,该改进算法在求解多目标柔性作业车间调度问题上具有良好的性能,是一种有效的调度算法。     

面向柔性作业车间调度问题的改进变邻域搜索算法

针对柔性作业车间调度问题的特点,提出一种求解该问题的改进变邻域搜索算法。结合问题特点设计合理的编码方式,采用遗传算法进行最优解搜索,将搜索的结果作为变邻域搜索算法的初始解,以提高初始解的质量。为提高局部搜索能力,设计3种不同的邻域结构,构建邻域结构集以产生邻域解,保证邻域解的搜索过程中解的可行性以提高求解效率。针对一系列典型的柔性作业车间调度问题的实例,运用所设计的改进变邻域搜索算法进行测试求解,并将计算结果与文献中其他算法的测试结果进行比较,验证了所提出方法求解柔性作业车间调度问题的可行性和有效性。     

改进萤火虫算法求解多目标柔性作业车间调度

针对多目标柔性作业车间调度问题,以最小化最大完工时间、最小化机器总负荷、最小化机器最大负荷为目标,提出一种改进邻域结构的离散萤火虫算法。首先,采用多种策略相结合的方式初始化种群,提高算法初始解质量以及种群多样性;其次,通过改进关键路径的邻域结构并设计离散萤火虫算法的位置更新公式,以增强算法全局搜索和局部搜索能力;最后,将该算法应用于标准数据集,并将求解结果与其他算法进行对比,验证了所提算法的有效性。     

混合多目标算法用于柔性作业车间调度问题

在生产调度领域,柔性作业车间调度问题是一个非常重要的优化问题。大多数研究通常优化的目标只是最大完工时间,而在实际中,往往要考虑多个目标。因此,提出了一种新的混合多目标算法用于解决柔性作业车间调度问题,其中考虑了3个目标,分别是:最大完工时间、机器总负载和瓶颈机器负荷。算法设计了有效的编码方式和遗传算子,并采用非支配近邻免疫算法求解非支配最优解。为了提高算法性能,提出了3种不同的局部搜索策略,并将其结合在多目标算法中。在多个数据集上的实验对比结果表明,所提算法优于其它代表性的算法。此外,实验结果还验证了局部搜索技术的有效性。     

改进灰狼算法求解多目标柔性作业车间调度问题

柔性作业车间调度问题(Flexible Jobshop Scheduling Problem,FJSP)是经典的NP-hard(Nondeterministic Polynomial-time hard)问题,针对该复杂问题,需要建立一个多目标的数学模型,采用灰狼优化算法对柔性作业车间的加工完成时间、总耗能和总机器负荷这三个目标进行优化,以加工完成时间、总耗能和总机器负荷作为研究目标。灰狼优化算法(GWO)是一种具有较高的寻优精度和收敛速度的算法,在此基础上对灰狼优化算法的初始化种群进行改进,为了使灰狼算法适用于多目标问题,与非支配排序遗传算法结合,引入非支配排序与拥挤度的概念,用于灰狼算法对种群的更新。对柔性作业车间调度算例进行测试,结果表明改进的灰狼算法针对多目标柔性作业车间调度可以找到最优解,以较少的迭代次数找到最小加工时间、最小总耗能及最小总机器负荷,对车间调度问题进行了优化。     

混合遗传算法在多目标柔性作业调度中的应用

针对以生产周期、生产成本、设备利用率为目标的柔性作业调度问题,基于混合遗传箅法提出了一种新的优化求解方法.首先建立了该类问题的调度模型,对于工序编码的染色体决定了工序调度的优先级;利用无量纲的标准化处理方法统一目标量纲;然后,利用层次分析法将多目标问题转化为单目标问题,同时为了保证箅法的收敛性,在基本遗传算法框架的基础上集成了禁忌搜索算法,从而延缓或避免了早熟收敛的发生.最后通过实验仿真,证明提出的方法可以有效解决该类多目标柔性作业调度问题.     

离散多种群入侵杂草优化算法求解柔性作业车间调度问题

针对柔性作业车间调度问题(FJSP)的特点,在基本入侵杂草优化算法原理的基础上,提出一种离散多种群入侵杂草优化算法.该算法引入多种群思想且在算法初期不进行种群交流,在各种群内采用交叉算子进行交流.当空间扩展时,采用自适应变异位数策略和领域搜索策略,提高了算法初期的全局搜索和后期的局部挖掘能力.在算法后期进行种群交流,提高了算法的收敛速度和寻优精度.将该算法用于柔性作业车间调度问题,且在解码时提出一种矩阵解码法.计算实例验证了所提出算法的有效性和优越性.     

改进多目标进化算法求解柔性作业车间调度问题

针对加工时间为模糊数的柔性作业车间调度问题,考虑最小化模糊最大完工时间、模糊机器总负荷、模糊关键机器负荷为优化目标,提出一种有效求解该类优化问题的多目标进化算法。算法采用一种混合不同机器分配和工序排序策略的方法产生初始种群,并采用插入空隙法对染色体进行解码。定义一种新的基于可能度的个体支配关系和一种基于决策空间的拥挤算子,并将所提支配关系和拥挤算子运用于快速非支配排序。接着,提出一种基于移动模糊关键工序的局部搜索策略对种群中的优势个体进行局部搜索。通过试验研究关键参数对算法性能的影响并将所提算法与3种不同的优化算法作对比。结果表明,所提算法能够比其它算法更有效解决多目标模糊柔性作业车间调度优化问题。     

基于混合人工蜂群算法的多目标柔性作业车间调度问题研究

传统的优化算法在求解面对多目标柔性作业车间调度时,往往求解效率低且难以获得最优解。为了求解多目标柔性作业车间调度问题,设计了混合人工蜂群算法。种群的初始化采用了多种方法相结合的策略。在人工蜂群算法的不同阶段采用不同的搜索机制,在雇佣蜂阶段采用开发搜索,针对跟随蜂阶段蜜蜂跟随的对象的优秀解进行小幅度的更新,从而提高了搜索的表现。禁忌搜索与改进的人工蜂群算法相结合,有效的提升了获得最优解的概率。通过相关文献中的标准实例对设计的混合人工蜂群算法进行一系列求解测试,实验的结果有效的说明了算法在求解柔性作业车间调度问题时效果显著。通过求解结果对比表明人工蜂群算法的高效性和优越性。     

求解柔性作业车间调度问题的新型改进Jaya算法

为有效解决复杂的柔性作业车间调度问题,以最小化最大完成时间为目标,提出了一种结合了变邻域搜索算法的新型改进Jaya算法来求解。为不断挖掘和优化探索最优解,提高算法求解的结果质量,通过Jaya算法的原理重新提出一种解的更新机制,此外在Jaya算法原理的基础上嵌入一种变邻域搜索策略,并在传统邻域结构的基础上重新设计了两种新型邻域结构,扩大了邻域搜索范围,增强了Jaya算法的局部搜索能力,避免算法因失去解的多样性从而陷入局部最优。运用基准算例对该算法的求解性能进行了验证,并与其他算法的仿真结果进行对比,结果表明该改进算法的求解效率更高。     

求解流水车间批量流集成调度的离散入侵杂草优化算法

提出一种离散入侵杂草优化算法,用来解决最大完工时间目标的流水车间批量流集成调度问题.该调度问题包含两个紧密耦合的子问题:批次分割问题和考虑启动时间的批次调度问题.设计了两段字符串编码,用来表示两个子问题.与基本入侵杂草优化算法不同,所提算法基于适应度和年龄确定杂草种子数量,基于正切函数和连续邻域操作产生种子.8种邻域算子的混合应用与局部搜索增强了算法的求解能力.仿真实验表明了所提算法的有效性.     

Flexible job-shop scheduling with parallel variable neighborhood search algorithm

Flexible job-shop scheduling problem (FJSP) is an extension of the classical job-shop scheduling problem. FJSP is NP-hard and mainly presents two difficulties. The first one is to assign each operation to a machine out of a set of capable machines, and the second one deals with sequencing the assigned operations on the machines. This paper proposes a parallel variable neighborhood search (PVNS) algorithm that solves the FJSP to minimize makespan time. Parallelization in this algorithm is based on the application of multiple independent searches increasing the exploration in the search space. The proposed PVNS uses various neighborhood structures which carry the responsibility of making changes in assignment and sequencing of operations for generating neighboring solutions. The results obtained from the computational study have shown that the proposed algorithm is a viable and effective approach for the FJSP.     

改进松鼠搜索算法求解分布式节能柔性调度

为了优化同时考虑最大完工时间和机器能耗的双目标分布式柔性作业车间调度问题,提出了一种改进的多目标松鼠搜索算法。引入了基于升序排列规则的转换机制,实现了松鼠位置向量与调度解之间的转换,并针对机器空闲时间设计了从半主动到主动的解码策略。针对不同优化目标设计了三种种群初始化策略。同时提出了动态捕食者策略来更好地协调算法的全局探索和局部开发能力。设计了四种领域搜索策略用于增加种群多样。20个实例上的实验结果验证了改进后的算法求得解的质量和多样性更好,从而证明了其可有效求解分布式节能柔性调度问题。     

一种多目标置换流水车间调度问题的优化算法

针对最大完工时间最小和总流经时间最小的多目标置换流水车间调度问题(permutation flow shopscheduling problem, PFSP), 提出一种粒子群优化算法与变邻域搜索算法结合的混合粒子群优化(hybrid particleswarm optimization algorithm, HPSO)算法, 并使算法在集中搜索和分散搜索之间达到合理的平衡. 在该混合算法中,采用NEH 启发式算法进行种群初始化, 以提高初始解质量;运用随机键表示法设计基于升序排列规则(ranked-order-value, ROV), 将连续PSO 算法应用于置换流水车间调度问题;引入外部档案集存贮Pareto 解, 并采用强支配关系和聚集距离相结合的混合策略保证解集的分布性;采用Sigma 法和基于聚集距离的轮盘赌法进行全局最优解的选择;提出变邻域搜索算法, 对外部集中的Pareto 解作进一步地局部搜索. 最后, 运用提出的混合算法求解Taillard 基准测试集, 并将测试结果与SPEA2 算法进行比较, 验证该调度算法的有效性.     

混合白鲸优化算法求解柔性作业车间调度问题

针对柔性作业车间调度问题（flexible job-shop scheduling problem,FJSP）,提出一种混合白鲸优化算法（hybrid beluga whale optimization,HBWO）对其求解,旨在最小最大化完工时间。采用既定策略改进标准白鲸优化算法（beluga whale optimization,BWO）,加快其收敛速度;基于机器选择和工序排序问题设计双层编码方案,解决FJSP离散化问题;采用主动编码及种群初始化策略,提高求解质量;基于工序的开始和结束时间确定关键路径和关键块,注重各工序时间维度;引入贪心思想至基于关键路径的混合变邻域搜索策略中,加大勘测搜索空间及减少无效搜索;此外,引入遗传算子防止算法陷入局部最优;通过35个标准算例的仿真实验与分析,证明了算法在求解FJSP问题中具有有效性。     

变邻域遗传算法在车间物流调度中的应用

针对含有自动引导小车(Automated Guided Vehicle,AGV)的离散化车间物流调度问题,以最小化物流任务时间惩罚成本和最小化运载小车的总行驶距离为优化目标,构建离散化车间多目标物流调度优化模型,设计一种基于Pareto寻优的多目标混合变邻域搜索遗传算法(VNSGA-II).以遗传算法为基础,通过使用NSGA-II的Pareto分层和拥挤度计算方法评估种群优劣实现多目标优化,为了提高算法的寻优能力,避免算法陷入局部最优,通过添加保优记忆库对精英个体进行保护,并利用变邻域搜索算法在搜索过程中的局部寻优能力,针对本文模型特点,设计6个随机邻域结构,来达到算法求解最优值的目标.并提出了基于关键AGV小车的插入邻域和基于关键物流任务的交换邻域调整策略以进一步降低成本.最后,以某离散车间物流调度为实例,分别使用VNSGA-II、带精英策略的快速非支配排序遗传算法Ⅱ(Nondominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGA-II)和强Pareto进化算法(Strong Pareto Evolutionary Algorithm 2,SPEA2)对问题进行求解,计算结果表明,VNSGA-II能得到更好的Pareto解集,验证了算法的有效性和可行性.     

混合粒子群算法求解多目标柔性作业车间调度问题

柔性作业车间调度问题是生产管理领域和组合优化领域的重要分支.本文提出一种基于Pareto支配的混合粒子群优化算法求解多目标柔性作业车间调度问题.首先采用基于工序排序和机器分配的粒子表达方式,并直接在离散域进行位置更新.其次,提出基于BaldWinian学习策略和模拟退火技术相结合的多目标局部搜索策略,以平衡算法的全局探索能力和局部开发能力.然后引入Pareto支配的概念来比较粒子的优劣性,并采用外部档案保存进化过程中的非支配解.最后用于求解该类问题的经典算例,并与已有算法进行比较,所提算法在收敛性和分布均匀性方面均具有明显优势.     

改进NSGA算法求解多目标柔性车间作业调度问题

在多目标柔性车间作业调度问题的研究中,求解算法与多目标处理至关重要。因此,基于非支配排序遗传算法提出了改进遗传算法求解该问题,设计了相应的矩阵编码、交叉算子,改进了非劣前沿分级方法,并提出了基于Pareto等级的自适应变异算子以及精英保留策略。实例计算表明,该算法可以利用传统遗传算法全局搜索能力的同时可以防止早熟现象的发生。改进非劣前沿分级方法可以快速得到Pareto最优解集,进一步减小了计算复杂度,而且可以根据种群的多样性改变变异概率,有利于保持种群多样性、发掘潜力个体。     

求解多目标PFSP的改进遗传算法

针对多目标置换流水车间调度问题（PFSP）提出了一种改进的遗传算法,用于优化最大完工时间和总完工时间。该算法采用启发式算法和随机算法相结合产生初始种群,以保持种群多样性;通过选择、交叉、变异操作以及群体更新策略完成进化过程;当种群进化停滞时,引入群体重新初始化机制恢复多样性。此外,设计了一种变邻域搜索算法,加速种群收敛并跳出局部最优。通过基准测试问题实验以及与其他几个优化算法比较,结果表明,提出的算法无论在求解质量还是稳定性方面都优于其他算法。     

多目标等量分批柔性作业车间调度集成优化方法

针对多目标等量分批柔性作业车间调度问题,提出了一种集成优化方法。构建了一种以完工时间最短、生产成本最低为优化目标的多目标等量分批柔性调度集成优化模型。提出并设计了一种改进的非支配排序遗传算法对模型加以求解。算法中引入面向对象技术处理复杂的实体逻辑关系,采用三段式分段编码技术分别对分批方案、加工顺序、设备进行编码,采用三段式分段交叉和变异的混合遗传算子实现遗传进化,采用两种精细化调度技术进行解码以缩短流程时间。通过案例分析验证了所提方法的有效性。