变邻域杂草算法在多目标柔性作业车间调度中的应用*

针对最小化最大完工时间、总机床负荷最小及最大负载最小的多目标柔性作业车间调度问题,提出了变邻域杂草算法。首先,基于随机键编码方式,构造单链杂草,实现了杂草空间到调度空间的映射。其次,迭代后期执行变邻域搜索,对精英杂草局部深入挖掘,并通过反解码过程将调度空间的优良解反馈回杂草空间。对比实验表明,变邻域杂草算法在求解多目标基准问题时,非劣解集中解的数量和质量有一定优势。变邻域杂草算法是求解多目标柔性作业车间调度问题的有效方法。     

双种群混合遗传算法求解具有预防性维护的分布式柔性作业车间调度问题

在实际生产过程中,生产调度和设备维护相互影响,因此两者应该统筹优化.为研究具有预防性维护的分布式柔性作业车间调度问题,以最小化最大完工时间为目标,提出一种双种群混合遗传算法.结合问题特性,设计三维编码以及对应的机器解码方案,采用不同的策略初始化种群以均衡一部分工厂负载,为双种群设计不同的交叉变异算子提高算法的多样性,并利用交换精英解的方法实现两个种群的协作优化,同时针对关键工厂和预防性维护操作设计相应的局部搜索.最后对比现有算法,在同构和异构工厂的算例上进行实验,使用正交试验法优化算法参数设置.实验结果验证了局部搜索以及种群协作的有效性和双种群混合遗传算法求解具有预防性维护的分布式柔性作业车间调度问题的优越性.     

改进人工蜂群算法求解分布式柔性作业车间调度问题

针对分布式柔性作业车间调度问题的特点,提出一种改进人工蜂群算法.首先,建立以最小化最大完工时间为优化目标的分布式柔性作业车间调度优化模型;然后,改进基本人工蜂群算法以使其适用于求解分布式柔性作业车间调度问题,具体的改进包括设计一种包含三维向量的编码方案,结合问题特点针对性地设计多种策略用于种群初始化,在雇佣蜂改良搜索操作中设计多种有效的进化操作算子,并在跟随蜂搜索操作中引入基于关键路径的局部搜索算子以提升算法的局部搜索能力;最后,利用扩展柔性作业车间通用测试集得到的测试数据设计实验验证算法性能,使用正交试验法优化算法参数设置.仿真实验结果表明,改进后的人工蜂群算法能有效求解分布式柔性作业车间调度问题.     

改进人工蜂群算法求解模糊柔性作业车间调度问题

模糊柔性作业车间调度问题(FFJSP)是柔性作业车间调度问题(FJSP)的拓展,具有很强的现实意义.针对FFJSP,本文提出了一种基于领域搜索的改进人工蜂群算法.该算法以最小化最大模糊完工时间为目标.首先,为了提高初始种群的多样性,引入混沌理论来初始化种群.其次,为了提高算法的局部搜索能力,采用4种邻域结构对蜜源进行邻域搜索.为了进一步优化蜜源和加快种群的收敛速度,采用了一种新颖的交叉操作.并且在解码的过程中采用左移策略,从而很好地利用机器的空闲时间.最后,选取了3组通用数据集来测试算法的性能,并与代表性算法进行比较.结果表明,对于大部分实例,本文所提出的的算法的结果要优于与之对比的算法.     

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。     

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。     

改进蝙蝠算法柔性作业车间调度问题研究

针对柔性作业车间调度问题,提出了一种改进的离散蝙蝠算法。该算法采用双层编码序列方式,利用均衡机器负载分配策略和插入式解码方案初始化种群,同时设计了离散蝙蝠算法的速度、位置更新的相关算子和操作,引入了平衡调整因子改善算法搜索能力。通过案例测试并与其他算法比较,验证了改进的离散蝙蝠算法可以有效地求解柔性作业车间调度问题,并具有较高的精确度。     

基于改进双档案多目标进化算法的柔性作业车间批量流混排调度

针对柔性作业车间批量流调度问题,基于快速换模技术,考虑可变子批划分柔性、子批混排加工柔性、自动换模柔性和物料运输柔性,建立以最小化完工时间和加工子批总数为目标的混排调度优化模型,并提出一种改进双档案多目标进化算法以优化目标函数。基于进化算法框架,设计了基于超体积指标和基于改进帕累托支配的双档案筛选机制,以平衡种群的收敛性和多样性;针对批量流混排调度问题特征,在解码阶段提出正/逆解码和子批拆分左移策略,在邻域探索和全局搜索阶段分别设计子批划分和混排调度的自适应进化算子,以提高算法的全局搜索与局部搜索能力。基于不同规模算例,测试了提出算法与经典多目标算法的性能。实验结果表明,该算法在收敛性与多样性上具有明显优势。     

求解区间柔性作业车间调度的多目标进化算法

针对不确定多目标柔性作业车间调度问题,将工序加工时间采用区间数表示,以区间最大完工时间和区间机器总负荷为优化目标,构建多目标区间柔性作业车间调度模型,并设计一种多目标进化优化算法对该模型进行求解.算法采用混合策略生成初始化种群,并采用贪婪插入法对染色体进行解码,通过基于可能度的占优关系评价个体性能,将区间目标归一化结合拥挤距离反映优化解的分布情况.实验结果验证了所提出算法的有效性.     

基于自适应参数与混沌搜索的PSO算法求解柔性作业车间调度问题

针对传统粒子群优化(PSO)算法在求解柔性作业车间调度问题中的不足,提出了基于自适应参数与混沌搜索的粒子群优化算法。对粒子群算法中的惯性系数等参数采用基于迭代搜索而自适应调整的方式,使粒子在初期以较大惯性进行大范围搜索,后期逐渐减小惯性而转入精细搜索。这种方法改变了传统粒子群算法在求解过程中的盲目随机与求解精度不高的问题;同时,通过在局部搜索过程中引入混沌技术,扩大对最优解的寻找范围,以此避免算法陷入局部最优,有效提高算法的全局寻优能力。实验结果表明,基于自适应参数与混沌搜索的粒子群优化算法在求解柔性作业车间调度问题(FJSP)时能够获得更优粒子适应度平均值及更好的优化目标。所提算法对求解柔性作业车间调度问题可行,有效。     

不确定工时下多目标柔性作业车间调度问题的进化求解方法

在实际工业生产中,调度环境的复杂性与不确定性使得调度问题求解难度大大提高.针对加工时间不确定的柔性作业车间调度问题,采用不确定参数描述随机工时波动程度和约束条件允许违背程度,构建工时波动服从指数分布的多目标柔性车间调度模型.基于机会约束规划理论,将不确定调度问题转化为加工时间确定的柔性作业车间调度问题,求解得到一定程度上具有鲁棒性能的调度方案.在执行过程中,采用工序移动调整和重调度方法对作业排产方案进行动态调整.基于双链式编码以及贪婪插入法解码规则,提出了基于变邻域搜索的混合NSGA-Ⅱ算法.针对车间调度问题的多约束性和计算复杂度高等特点,设计了基于机器选择的复合启发式规则,包括依据概率的最小累计机器负载和最短工序加工时间规则,以获取更加接近Pareto前沿的均匀分布初始种群.采用改进工序和设备交叉策略以提高算法的全局搜索能力.此外,基于关键工序和机器选择的多种邻域结构,设计了变邻域搜索策略,以进一步提高算法的局部搜索能力.通过Kacem和Brandimarte标准算例的数值仿真以及与多种代表算法的统计比较,验证了所提算法的有效性.本文所提算法为不确定柔性作业车间调度问题提供了更优的调...     

求解柔性作业车间调度问题的鸟群算法

柔性作业车间调度问题是生产调度领域中非常重要的一类带约束优化问题。根据其求解特性,提出一种基于改进的鸟群算法求解以最小化最大完工时间为目标的柔性作业车间调度问题的方法。该方法采用随机黑洞策略改进鸟群的觅食方式,自适应的动态调整策略改善鸟群的迁移步长,从而提高种群的多样性并加速算法的收敛速度;通过对关键路径上工序的领域搜索加强算法的局部搜索能力。最后利用实际制造企业的生产加工数据以及标准测试实例进行仿真实验,实验结果表明,该算法在问题的求解精度和收敛速度上具有一定的优势,是一种有效的求解柔性作业车间调度问题的新方法。     

关于车间调度优化问题的仿真与设计

研究多目标柔性车间调度优化问题.由于传统车间调度存在局限性,造成车间多目标调度优化困难.为此,结合实际生产过程的特点和约束条件,构建了以最大完工时间、加工成本为目标函数的柔性车间调度模型,提出了多种群自适应免疫遗传算法.在初始种群中采用多个种群同时进化,能够有效保持种群的多样性;在算法中将自适应策略用于免疫操作中,提出动态自适应提取疫苗,以提高算法的执行效率,使算法更具灵活性和自适应性.仿真结果表明,改进算法对大规模复杂问题具有搜索速度快、稳定性强的特点,提高了调度的效率.     

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。     

重启进化提高较大搜索规模时柔性作业解质量

种群多样性下降导致的早熟收敛限制了进化算法的求解质量与搜索效率。为应对收敛,提高较大搜索规模时的求解质量,引入随机算法中重启策略。种群收敛时,利用算法前期搜索结果（优势元素）和新产生的随机元素重新构造新种群继续进化。提高柔性作业车间调度问题解质量对实际工业生产有重要的现实意义。将重构思想应用于协同进化算法求解复杂柔性作业调度问题并跟踪种群进化状态。仿真实验结果表明,改进算法在进化过程中维持了较好的种群多样性,大幅提高了算法求解复杂柔性作业调度的搜索性能,并可以简单通过扩大搜索规模提高作业调度解质量。     

作业车间调度问题的杂草优化算法求解

针对作业车间调度问题JSP(Job-shop scheduling problem),提出一种入侵式杂草优化算法。该算法中,子代以正态分布方式在父代个体周围扩散,兼顾全局搜索和局部搜索,并根据迭代次数不同对二者强度进行调节。通过典型算例进行仿真试验,并在反复实验中对算法参数进行修正。测试结果表明杂草算法求解作业车间调度问题的可行性和有效性,优于萤火虫算法和基本粒子群算法,是解决生产调度问题的一种有效方法。     

一种动态双种群果蝇优化算法求解FJSP

为了有效解决柔性作业车间调度问题(FJSP),提出了一种具有较强进化机制的动态双种群果蝇优化算法(DDFOA),该算法采用自适应移动步长,并动态地将种群划分为先进子种群和后进子种群,其中先进子种群侧重局部搜索,后进子种群负责全局搜索。同时针对柔性作业车间调度问题,设计了合适的编码转化方案。最后,对算法的收敛性进行了证明,并选用经典算例对其进行仿真实验,仿真结果验证了DDFOA求解FJSP的有效性。     

基于改进NSGA-Ⅲ算法的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求解效率低的难题,提出了一种改进NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ)调度优化算法。首先,建立了考虑直接能耗和间接能耗的多目标柔性作业车间调度模型;然后,结合两段式编码设计了一种混合分配策略,应用于种群的初始化,并通过进化算子确定子代种群的生成;最后,基于参考点的小生境选择策略,利用双层正交边界交叉方法生成一组预定的参考点,并根据种群熵值变化率设计自适应淘汰策略用于非支配精英存储策略。通过对11个作业车间调度问题算例进行改造,验证了改进算法求解多目标柔性作业车间调度问题具有较高的求解质量和求解效率。     

基于记忆库拉马克进化算法的作业车间调度

多种群遗传算法相比遗传算法在性能上能够有所提高,但对具有较多局部最优解的作业车间调度问题,多种群遗传算法仍然难以改善易陷入局部最优解和局部搜索能力差的缺点.因此,提出了一种求解作业车间调度问题的新算法MGA-MBL(multi-population genetic algorithm based on memory-base and Lamarckian evolution for job shop scheduling problem).MGA-MBL在多种群遗传算法的基础上通过引入记忆库策略,不但使子种群间的个体可以进行信息交换,而且有利于保持整个种群的多样性;通过构造基于拉马克进化机制的局部搜索算子来提高多种群遗传算法中子种群进化的局部搜索能力.由于MGA-MBL采用了全局寻优能力较强的模拟退火算法对记忆库中的个体进行优化,从而缓解了多种群遗传算法易陷入局部最优解的问题,并提高了算法求解作业车间调度问题的性能.对著名的benchmark数据进行测试,实验结果证实了MGA-MBL在求解作业车间调度问题上的有效性.     

批量生产柔性作业车间多目标精细化调度方法

提出了一种批量生产柔性作业车间多目标精细化调度方法。针对批量生产柔性作业车间多目标调度问题特点,建立了一类以完工时间最短和制造成本最低为优化目标的等量分批柔性作业车间调度多目标优化模型。提出了5种批量生产柔性作业车间精细化调度技术;设计了一种改进的NSGA II算法对模型进行求解。算法中引入面向对象技术处理复杂的实体逻辑关系,使用矩阵编码技术进行编码,采用分段交叉和分段变异的遗传算子实现遗传进化,应用上述5种精细化调度技术于解码过程以提高设备利用率。通过案例分析验证了该方法的有效性。