考虑时间与能耗约束的柔性作业车间调度优化

随着能源价格日益上涨以及国家节能减排措施的不断推进,制造业正朝着绿色生产方向转型。针对受调整时间和能耗约束的柔性作业车间调度问题,建立以最大完工时间、总调整时间和总能耗为目标的数学模型。设计改进的NSGA-Ⅱ与禁忌搜索结合的多目标混合算法（MOGATS）进行求解。算法设计三种初始化规则保证初始解的质量和多样性。为提高算法搜索效果,将Pareto等级引入交叉算子中,并在变异算子中加入模拟退火算法提升算法的局部搜索能力。最后,在Pareto前沿中找到各个目标的最优个体作为初始解,进行禁忌搜索以提高解的质量。通过与其他算法的实验结果进行对比,验证MOGATS算法能够有效求解考虑机器调整的柔性作业车间多目标问题。     

改进的离散型萤火虫优化算法求解柔性作业车间调度问题

针对传统的群智能优化算法在求解柔性作业车间调度问题(FJSP)时,存在寻优能力不足且易陷入局部最优等缺点,本文以最小化最大完工时间为目标,将萤火虫算法(FA)用于求解柔性作业车间调度问题,提出一种改进的离散型萤火虫算法(DFA)。首先,通过两段式编码建立FA连续优化问题与FJSP离散优化问题之间的联系;其次,设计一种群初始化方法,以确保初始解的质量以及多样性;然后,提出改进离散型萤火虫优化算法并引入局部搜索算法,加强算法的全局搜索能力和局部搜索能力;最后,对标准算例进行仿真,验证DFA算法求解FJSP的有效性。通过与遗传算法和粒子群优化算法进行仿真对比,表明了DFA求解FJSP的优越性。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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.     

改进的粒子群算法在多目标车间调度的应用

利用粒子群算法解决车间调度问题,是一种有效的策略。对粒子群算法进行分析,针对多目标的柔性车间调度问题,构建了以加工时间最小化、加工成本最小化和单机器最大负荷最小化的多目标柔性车间调度模型。提出基于交叉变异的变参粒子群算法,以提高其跳出局部最优快速达到全局最优的能力。同时,引入智能小车概念,将运输时间考虑到此调度中。并将该方法用于某离散制造业的柔性车间作业调度中,最后验证了该算法的实用性及高效性。     

基于改进的离散PSO算法的FJSP的研究

柔性作业车间调度问题(Flexible Job-shop Scheduling Problem,FJSP)是经典作业车间调度问题的一个扩展,前者更接近于实际生产。以最小化最大完工时间为目标,提出了一种改进的离散粒子群优化算法。传统粒子群优化算法一般适用于优化连续模型问题,FJSP作为复杂度比较高的组合优化问题,是一种典型的离散模型。提出的算法采用机器负荷平衡机制初始化粒子种群,在粒子的更新过程中引入了3个操作算子来更新粒子的工序排序部分和机器分配部分,这3个算子分别为基于工序排序或机器分配的变异、与个体最优位置之间进行工序先后顺序保留的交叉(POX)操作、与全局最优位置进行随机点保存的交叉(RPX)操作。先后执行以上3个算子以完成粒子的一次更新。这种操作能够使种群较快地收敛于最优解。对标准测试案例进行实验的结果表明,所提算法对解决FJSP具有有效性,并且能够快速地搜索到近似最优解;与其他同类算法相比,所提算法在求解效果和收敛速度上均具有优越性。     

求解作业车间调度问题的改进遗传算法

使用遗传算法求解作业车间调度问题时,为了获得最优解,提高算法的收敛速度,提出了改进遗传算法.算法以最小化最大完工时间为优化目标,初始化时将种群规模扩大为原来的两倍以增加种群多样性;迭代时使用新的适应度函数让染色体间更易区分;通过轮盘赌法完成染色体选择;用POX(Precedence Operation Crossover)交叉算子完成交叉操作;用互换法完成变异操作;通过具有自我调节能力的交叉和变异概率不断地调整概率值来提高算法寻优能力和收敛速度.仿真结果表明,改进后的遗传算法收敛速度快,寻优能力强,获得的最优解优于标准遗传算法,更适用于作业车间的加工生产.     

基于人工蜂群算法的柔性工艺与车间调度集成优化

为实现柔性工艺与车间调度集成优化,在考虑工件特征的加工工艺、次序及加工机器的柔性基础上,以最小化最大完工时间为优化目标,提出一种基于交叉变异的人工蜂群算法。该算法针对柔性工艺与车间调度集成问题的离散性特征,对工艺路线进行序列编码,工件调度采用基于工序的编码方式。通过工艺种群与调度种群的交叉变异操作,分别使采蜜蜂及观察蜂进行局部寻优,侦查蜂进行全局寻优,以此提高算法性能。在此基础上用两部分测试实例分别验证了集成研究的必要性及改进算法的有效性。     

求解柔性作业车间调度的GATOC混合方法

柔性作业车间调度问题是经典作业车间调度问题的扩展,它允许工序在可选加工机器集中任意一台上加工,加工时间随加工机器不同而不同。针对柔性作业车间调度问题的特点,提出一种基于约束理论的局部搜索方法,对关键路径上的机器的负荷率进行比较,寻找瓶颈机器,以保证各机器之间的负荷平衡。为了克服传统遗传算法早熟和收敛慢的缺点,设计多种变异操作,增加种群多样性。为了更好保留每代中的优良解,设计了基于海明距离的精英解保留策略。运用提出的算法求解基准测试问题,验证了算法的可行性和有效性。     

A new hybrid genetic algorithm for job shop scheduling problem

Job shop scheduling problem is a typical NP-hard problem. To solve the job shop scheduling problem more effectively, some genetic operators were designed in this paper. In order to increase the diversity of the population, a mixed selection operator based on the fitness value and the concentration value was given. To make full use of the characteristics of the problem itself, new crossover operator based on the machine and mutation operator based on the critical path were specifically designed. To find the critical path, a new algorithm to find the critical path from schedule was presented. Furthermore, a local search operator was designed, which can improve the local search ability of GA greatly. Based on all these, a hybrid genetic algorithm was proposed and its convergence was proved. The computer simulations were made on a set of benchmark problems and the results demonstrated the effectiveness of the proposed algorithm.     

求解多目标作业车间调度问题的混合变异杂草优化算法

针对多目标作业车间调度问题,提出一种混合变异杂草优化算法。该算法采用基于各子目标熵值权重的欧氏贴近度作为适应度值计算方法,引导种群向Pareto前端进化。在进化过程中,运用快速非支配排序策略构建Pareto档案,并利用进化种群中最优个体实时更新Pareto最优解集,提升算法的优化性能;同时通过引入变异算子增加种群多样性,避免算法陷入局部最优。最后,基于Benchmark算例的仿真实验,验证了该算法求解多目标作业车间调度问题的有效性。     

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。     

一种求解作业车间调度的混合粒子群算法*

针对车间作业调度问题,提出了一种混合了知识进化算法和粒子群优化的算法。算法主要是结合知识进化算法的进化选择机制和粒子群优化的局部快速收敛性特性,首先让粒子替代知识进化算法中的进化个体,在群体空间中按粒子群优化规则寻找局部最优,然后根据知识进化算法的全局选择机制寻找全局最优,最后,将车间作业调度问题的特点融入到所提出的混合算法中求解问题。采用基准数据进行测试的仿真实验,并比对标准遗传算法,结果表明所提算法的有效性。     

面向柔性作业车间调度的多策略鲸鱼优化算法

以某大型家具企业的柔性生产制造过程中调度问题为研究对象,提出了一种主要用于求解柔性作业车间调度问题的多策略鲸鱼优化算法(multi-strategy whale optimization algorithm, MWOA),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;同时设计了非线性收敛因子和自适应惯性权重系数来平衡全局探索和局部开发能力;然后结合差分进化(differential evolution, DE)算子提高了WOA的利用和搜索能力,最后采取最优个体混沌搜索策略,减少WOA算法出现早熟收敛现象的概率.以最小化最大完工时间为求解目标,对基准测试问题与某家具企业的生产制造过程的调度优化问题进行了求解,结果表明提出来的多策略鲸鱼优化算法克服了基本鲸鱼优化算法寻优精度低、收敛速度慢及容易陷入局部最优等缺陷,与对比算法比较,取得了更好的寻优效果.     

基于正态云模型的状态转移算法求解多目标柔性作业车间调度问题

为了求解具有多目标多约束的柔性作业车间调度问题,提出一种基于正态云模型的状态转移算法.构建以最小化最大完工时间、机器总负荷及瓶颈机器负荷为目标的多目标柔性作业车间调度问题的数学模型;针对灰熵关联度适应度分配策略在Pareto解比较序列与参考序列之间的差值相等时不能引导算法进化的情况,提出一种改进灰熵关联度的适应度值分配策略;同时引入兼具模糊性和随机性的云模型进化策略以改进状态转移算法,可有效避免算法早熟并增加候选解的多样性.仿真结果表明:基于正态云模型的状态转移算法能够有效解决多目标柔性作业车间调度问题;与其他算法相比,所提出算法求解问题的收敛精度更高、收敛速度更快.