多目标柔性作业车间稳健性动态调度研究

研究了以调度稳定性和鲁棒性为优化目标的柔性作业车间动态调度问题。建立了多目标柔性作业车间动态调度问题模型;针对动态事件特点,采用工件到达发生器和机器故障预维护发生器模拟动态事件,提出了基于周期与事件驱动的混合重调度策略,该策略在每个重调度点对工件进行完全重调度或右移重调度;为克服传统差分算法早熟的缺点,设计了一种改进的多目标差分进化算法求解该调度问题;实例验证了提出策略和算法的有效性。     

工序加工时间不确定的柔性作业车间重调度算法

针对工序加工时间不确定的柔性作业车间重调度问题,以最小化最大完工时间和最小化机器总负荷为目标,利用区间数表征加工时间不确定性,采用泛灰数实施作业调度,引入EDQS重调度触发机制和滚动窗口优化策略,设计了关键工序集的构造规则;采用改进的NSGA-Ⅱ算法优化关键工序集和SPT规则调度非关键工序集,从而实现完全工序集的调度。引入Hypervolume指标维护进化种群,在保证Pareto最优解集收敛性的同时维持了群体多样性,以泛灰数序关系确定最优调度方案。仿真实例不仅证明了基于工序加工时间不确定的柔性作业车间重调度算法的可行性和有效性,而且证明该方法能够及时响应不确定性因素扰动。     

多工艺路线的批量生产调度优化

以优化生产周期为目标,研究了多工艺路线的批量调度问题,提出了一种基于工序优先级的调度算法,并将该算法嵌入到遗传算法中,得到了全局优化的批量调度算法。遗传算法搜索最佳染色体,调度算法把染色体解码为调度。在调度算法中,采用了3种提高生产率的策略,即区分批量启动时间与工序加工时间,在工件到达机床之前做好准备工作;把一批工件分成多个小生产批次,每批次独立加工:一批工件加工部分后就运向后续加工机床,缩小后续机床的等待时间。仿真表明,该调度方法能取得较好结果。     

基于蚁群算法的模具制造动态调度研究

为解决模具制造动态调度问题,建立了动态调度系统。该系统利用蚁群算法和优先分配启发式算法相结合的调度算法,解决具有工件约束的模具零件的调度问题。该算法首先由蚁群算法确定模具零件各工序所用加工机床,然后利用优先分配启发式算法确定在同一台机床上加工的各零件的先后顺序。考虑动态调度的实时性,提出了局部更新和全局更新相结合的、基于滑动窗口机制的动态调度方法。对于发生频率高但对调度计划执行影响不大的扰动事件采用局部更新策略,反之则采用全局更新策略,在保证获得近优解的同时提高了动态调度的效率。     

考虑多时间约束和机器效率的柔性作业车间调度问题建模及优化

针对传统柔性作业车间调度问题只考虑加工过程的局限性,综合考虑具有工件运输时间、交货期、加工时间以及工件到达时间等多约束,构建了以机器效率最大和最大完工时间最小为目标的调度模型,其中机器效率用每台机器开始加工到结束加工之间的空闲时间和来表示。模型中充分考虑多时间因素并通过工件紧前工序、机器前置工序确定机器的可用时间段和工件的最早开始加工时间。基于遗传算法设计了分段式编码和插入式解码策略,利用S-自适应概率对染色体交叉进行改进,并采用了一种基于最大化机器使用效率的选择策略对机器部分进行变异,另外为保证后代的多样性,提出一种局部种群扩张策略以扩大种群。最后,通过两个不同规模的柔性作业车间调度案例对模型和算法进行测试。实验结果显示所构建的模型适用于该类考虑多时间和机器效率的柔性作业车间调度问题,同时改进算法的表现也优于对比算法。     

基于滚动窗口技术和遗传算法的柔性作业车间动态调度研究

在柔性车间的动态调度过程中,存在生产效率和设备利用率低的问题,为此,提出了一种基于滚动窗口技术和遗传算法的柔性车间动态调度新方法。首先,采用最大完工时间最小作为评价指标,根据滚动窗口技术的特点,对滚动窗口中参数的修正、重调度时刻的解码以及窗口中工件的数量和调度周期进行了分析,为后续研究提供了理论指导;然后,采用分段编码的方式对机器选择部分和工序排序部分进行了编码,并设计了相应的交叉操作、选择操作方法;最后,采用工件和机床数据对柔性车间动态调度新方法进行了实验验证。研究结果表明:采用基于滚动窗口技术与遗传算法的新方法求得的最短完工时间值为17,在保证了遗传算法具有全局搜索性能的基础上,既能满足用户多品种、中小批量生产的要求,又能有效降低生产成本;在有效处理动态事件的前提下,该方法既能提高作业车间的生产效率,又能保证设备具有较高的利用率,满足柔性作业车间的动态调度要求。     

考虑工序相关性的动态Job shop调度问题启发式算法

提出一类考虑工序相关性的、工件批量到达的动态Job shop 调度问题,在对工序相关性进行了定义和数学描述的基础上,进一步建立了动态Job shop 调度问题的优化模型。设计了一种组合式调度规则RAN(FCFS,ODD),并提出了基于规则的启发式算法以及该类动态Job shop 调度问题的算例生成方法。为验证算法和比较评估调度规则的性能,对算例采用文献提出的7种调度规则和RAN(FCFS,ODD)进行了仿真调度,对调度结果的分析表明了算法的有效性和RAN(FCFS,ODD)调度规则求解所提出的动态Job Shop 调度问题的优越性能。     

隐性扰动下柔性作业车间重调度决策

针对柔性作业车间隐性扰动累积下的重调度问题,对重调度时刻点的确定以及重调度方式的选择进行了研究。在不超过各工件交货期的条件下,通过分析工序间的动态关联性,计算出各工序的所能容忍的延迟完工极限,作为重调度触发的时刻点。利用遗传算法对3种重调度方法(即右移重调度、部分重调度和完全重调度3种重调度方法)进行程序设计,并建立数学模型对重调度方式进行选择决策。最后,通过仿真证明了重调度时刻点的准确性以及重调度方式选择的正确性。     

基于Memetic算法的车间动态调度策略研究

针对车间动态调度问题的求解,提出了一种基于Memetic算法的车间动态调度策略。该策略结合滚动窗口机制,并采用基于周期和事件的混合驱动策略,运用Memetic算法对每个滚动窗口工件集进行重调度。该算法采用顺序交叉算子和基于邻域搜索的新型变异算子,在交叉和变异后均采用改进的模拟退火策略进行局部搜索。通过对改进后的基准实例进行实验,验证了该策略的有效性。     

不确定条件下车间动态重调度优化方法

分析车间生产环境复杂、多变以及生产过程中各种随机扰动所导致的不确定性问题,将扰动分为显性扰动和隐性扰动两类。分别采用主动和被动触发式重调度驱动规则,对各种扰动进行响应,并通过建立重调度优化集,结合滚动时域优化方法,对大规模动态重调度优化问题进行了简化。提出重调度优化集内待加工工件的选取规则,以减少工序间机器空闲时间。最后提出混合粒子群调度优化算法,对优化集内待加工工件进行智能优化调度,并采用该算法结合具体的仿真实例验证了该动态随机重调度优化方法的有效性。