基于多种群蚁群算法的柔性作业车间调度研究

针对柔性作业车间调度的特点,设计了柔性作业车间调度析取图模型,结合蚁群分工组织的工作方式,给出了基于竞争规则的多种群蚁群算法求解方法。算法中不同种群的蚂蚁被放置在析取图中不同的工序节点上,通过核心种群的引导,充分发挥蚁群协作竞争的并行高效特点,满足柔性作业车间调度的要求。仿真实验表明该算法求解柔性作业车间调度具有可行性和有效性。     

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。     

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。     

考虑多目标的柔性工艺与调度集成优化算法

针对工艺规划与车间调度集成优化问题,在考虑零件的加工工序柔性、工序次序柔性及加工机器柔性的基础上,以最大完工时间、总加工成本和总拖期时间为优化目标,对多目标柔性工艺与车间调度集成问题建模,提出一种基于改进人工蜂群算法的多目标柔性工艺与车间调度集成优化策略,并提出邻域变异操作以及全局交叉操作,对种群进行更新。引入Pareto方法,通过对适应度评价、贪婪准则、Pareto最优解集构造和保存以及解得多样性维护等方面进行改进,设计了一种基于Pareto方法的多目标人工蜂群算法。最后,通过采用基本人工蜂群算法及改进人工蜂群算法对六个工件、五台机床的柔性工艺与车间调度集成问题进行优化,验证了改进算法的有效性。     

求解柔性作业车间调度的混合PSO算法与实现

研究车间作业调度优化过程,针对资源的合理分配排序,采用PSO算法求解柔性作业车间调度问题,根据PSO算法存在易陷入局部极值和早熟的缺陷,引入遗传算法中的交叉算子和变异算子,构造求解柔性作业车间调度问题的混合PSO算法,能够较好地克服上述缺陷.采用面向对象的程序设计语言,设计并编码实现了混合PSO算法求解柔性作业车间调度问题的仿真软件.使用软件进行仿真,实验结果表明在求解柔性作业车间调度问题中,混合PSO算法的全局寻优和克服早熟能力均优于基本PSO算法,证明混合PSO算法求解柔性作业车间调度问题的有效性.     

一种应用于柔性作业车间成组调度问题的分级优化算法

提出一种求解柔性作业车间成组调度FGJSS(flexible grouped job-shop scheduling)问题的蚁群粒子群求解算法。算法采用主从递阶形式,主级为蚁群优化算法,选择零件加工设备;从级为粒子群优化算法,在主级零件加工设备约束下优化设备作业排序以实现流通时间最小的目标。算法中,以工序加工时间和设备承载的作业族数为启发式信息设计蚂蚁在工序可用设备间转移概率;以粒子向量优先权值和作业族号为依据设计解码方法实现设备上的成组作业排序。最后,通过仿真实验,验证了该算法的有效性。     

基于Q-learning算法解决多目标柔性作业车间调度问题

近几十年来，柔性作业车间调度问题由于其不确定性和复杂度引起了许多学者的关注。易陷入局部最优一直是元启发式算法解决柔性作业车间调度问题的不足之处，对此提出了一种改进的Q-learning强化学习算法，该改进算法设计并定义了状态空间和动作集，并通过随机生成可行的工序编码，在随机贪婪策略下选择合适的加工机器形成对应可行的机器编码，以最大完工时间和总能耗的多目标优化函数为可行解优劣的衡量标准。最后将所提算法模型使用车间调度问题的标准算例进行了验证，实验结果说明了所提算法的有效性，提升了解决多目标柔性作业车间问题的精度。     

柔性作业车间调度问题的集成启发式算法

柔性作业车间调度问题,包括路径分配和加工排序2大子问题,是组合优化理论和实际生产管理的重要研究方向。作为传统作业车间调度的扩展,柔性作业车间调度问题的内在复杂性(强NP-Hard)使得传统的最优化方法难以有效求解。文章针对以多目标权重和最优为目标的柔性作业车间调度问题,提出基于过滤定向搜索的集成启发式算法,设计改进了节点分枝策略和局部/全局评价函数,能同时解决2大子问题。通过实例仿真,对算法性能进行比较分析和评价,结果表明了算法的可行性和有效性。     

基于约束模型的多目标柔性作业车间调度问题求解

针对遗传算法求解柔性作业车间调度问题的特性,对现有基于机器的互换交叉方式及基于工序的插入变异方式进行了改进,避免算法在运行过程中出现非法解,以节省算法的运算时间。同时,验证了改进后的交叉及变异方式的有效性。使用余弦相似度对个体进行相似度计算,避免算法在运算过程中丢失种群的多样性。使用极大极小法对调度模型进行约束,优化为旺季生产调度模型和淡季生产调度模型。最后,对多目标柔性作业车间调度问题的实例进行仿真运算,验证了算法的性能及方法的可行性。     

基于TSAPO的柔性作业车间计划和调度

为使多目标柔性作业车间计划与调度的制定更适合实际生产的动态变化,提出增加动态反馈的闭环柔性作业车间计划模型及二阶式蚁群粒子群混合优化算法TSAPO。通过增加动态监视功能,及时更新和反馈实际生产数据。利用对优化目标的二阶段分解,设计带有反馈机制的调度算法。实验结果证明,该算法在求解多目标柔性作业车间调度问题中具有较好的优化效果。     

Robotic material handler scheduling in flexible manufacturing systems for mass customization

The scheduling problem of robotic material handlers in flexible manufacturing systems (FMSs) is NP-hard. This paper proposes a state-dependent algorithm for the FMS robot scheduling problem in make-to-order (MTO) environments for mass customization (MC). A mathematical model of the problem is formulated. A computational study of the proposed algorithm is performed. The algorithm is compared to an effective FMS robot scheduling rule, the shortest remaining processing time first (SRPF) rule. The results reveal the effectiveness of the algorithm in increasing the productivity-based measures of the FMS. Practical application insights are discussed. Further research is also provided.     

Two-machine flowshop scheduling with bicriteria problem

This paper attempts to solve a two-machine flowshop bicriteria scheduling problem with release dates for the jobs, in which the objective function is to minimize a weighed sum of total flow time and makespan. To tackle this scheduling problem, an integer programming model with N²+3N variables and 5N constraints where N is the number of jobs, is formulated. Because of the lengthy computing time and high computing complexity of the integer programming model, a heuristic scheduling algorithm is presented. Experimental results show that the proposed heuristic algorithm can solve this problem rapidly and accurately. The average solution quality of the heuristic algorithm is above 99% and is much better than that of the SPT rule as a benchmark. A 15-job case requires only 0.018 s, on average, to obtain an ultimate or even optimal solution. The heuristic scheduling algorithm is a more practical approach to real world applications than the integer programming model.     

基于改进的基因表达式编程算法在作业车间调度问题中的应用

文章提出一种新颖的方法一改进的基因表达式编程算法来求解作业车间调度问题。作业车间调度问题是许多实际生产调度问题的简化模型,基因表达式编程算法结合了遗传算法和遗传编程的优点,具有更强的解决问题能力,对基因表达式编程算法进行改进使其在作业车间调度问题的应用上更加有效;最后应用一个实例来验证提出方法的有效性。     

一种求解多处理机调度问题的a-平坦化调度算法

在分析多处理机调度问题的基础上,提出了α-平坦的概念,并将其引入到多处理机调度问题中;基于此,提出了一种新的基于α-平坦的求解多处理机调度问题的算法。算法首先对作业集合做平坦化处理,然后再对处理后所得的新问题进行求解,最终获得原调度问题的一个近似解。实验结果表明,通过该算法可以求得较好的结果,相对于其它启发式算法,该算法具有较好的稳定性。     

组合规则启发式算法在模具加工作业调度中的应用研究

由于现行的优化算法在解决模具车间调度问题上存在局限性,目前大部分模具车间由人工编制车间作业计划,导致生产效率较低、物料供应不能同步化等问题.为此,介绍了采用基于组合规则的启发式算法,选择加工时间最短和最小等待时间等规则,解决了现行的优化调度算法在车间调度问题中所遇到的难点.经实例验证获得了较为理想的结果.     

柔性作业车间调度分析及其启发式算法

针对多目标柔性作业车间调度问题,基于甘特图和搭积木经验进行了分析,提出了一种组合优先规则和基于此优先规则的启发式算法。组合优先规则面向完工时间、关键机床负荷和总负荷三个指标,改变规则中各数据项的比例可调整三个指标所占的比例。算法采用随机方式调整三个指标的比例,并微调最优解对应的比例,能随机产生多个高质量调度解。对比测试表明,算法求解质量更高,运行速度快,稳定,可直接用于在其他调度算法中产生初始解,或者用于动态调度。     

Patient scheduling with periodic deteriorating maintenance on single medical device

In this paper, we study a patient scheduling problem with periodic deteriorating maintenance. The objective is to minimize the number of tardy medical treatment of all the patients. A binary integer programming model is developed to characterize the problem. A three-phase heuristic based on Moore׳s algorithm is proposed for the problem. Numerical experiments are performed to demonstrate the effectiveness of the proposed heuristic. Results show that the proposed heuristic is able to obtain a relatively good solution in a short computation time. The impact of the key parameters on the performance of the proposed heuristic is discussed. Finally, we develop an earliest due date (EDD) rule based heuristic to optimize another objective, the maximum tardiness, which is more applicable when fairness among patients is considered.     

基于混合蛙跳和遗传规划的跨单元调度方法

针对运输能力受限条件下的跨单元问题,提出了一种基于混合蛙跳与遗传规划的超启发式算法.将改进的混合蛙跳算法作为超启发式算法的高层框架,为跨单元调度问题搜索启发式规则,同时利用遗传规划产生可以兼顾多因素的优质规则,用于扩充超启发式算法的规则集.实验表明,提出的算法可以有效地搜索出优异的规则组合,并且通过遗传规划产生的规则可以在很大程度上改善候选规则集,提升算法性能.     

An improved particle swarm optimization algorithm for flowshop scheduling problem

The flowshop scheduling problem has been widely studied and many techniques have been applied to it, but few algorithms based on particle swarm optimization (PSO) have been proposed to solve it. In this paper, an improved PSO algorithm (IPSO) based on the “alldifferent” constraint is proposed to solve the flow shop scheduling problem with the objective of minimizing makespan. It combines the particle swarm optimization algorithm with genetic operators together effectively. When a particle is going to stagnate, the mutation operator is used to search its neighborhood. The proposed algorithm is tested on different scale benchmarks and compared with the recently proposed efficient algorithms. The results show that the proposed IPSO algorithm is more effective and better than the other compared algorithms. It can be used to solve large scale flow shop scheduling problem effectively.     

异构系统中基于可用性的粒子群任务调度算法

任务调度技术是并行分布式系统中的关键技术之一,对系统的性能起着重要作用,但通常情况下大型系统的任务调度问题属于NP问题。而现代启发式生物进化算法是找出很多NP问题近似解的有效方法。本文将粒子群算法应用于基于可用性的网格系统调度中,提出了一种调度算法,对算法的性能进行了理论分析和模拟实验。结果表明:和最近文献中的基于可用性的调度算法SSAC相比,所提出的新算法在保证系统资源具有同样的可用性条件下,能够产生更好的调度长度。