改进差分进化算法求解混合流水车间调度问题

对于求解混合流水车间调度问题,标准差分进化算法存在易陷入局部极值的缺点,为此,以最小化最大完工时间为目标函数建立了仿真优化模型,并提出了一种改进差分进化算法进行求解。将所提算法结合反向学习策略生成初始种群,在差分进化中进一步引入自适应差分因子,并在个体选择机制中引入模拟退火算法的Metropolis准则,有效提高了该算法的全局搜索能力。最后基于不同规模算例对所提算法和经典算法进行了仿真实验结果对比,验证了所提改进差分进化算法的有效性和优越性。     

加工装配式流水车间节能调度建模与优化

为解决具有加工装配一体化的流水车间节能调度问题,以加工机器最小能耗为优化目标,建立加工装配式流水车间节能调度模型。该模型将装配线视为具有特殊约束的加工生产线,再结合考虑车间工件工序、装配工序、装配子件加工等约束条件。分别针对简单和复杂装配约束的问题,采用混合差分进化算法求解最小能耗下工件调度方案,并与自适应差分算法对比。实验结果证明了混合差分进化算法求解该问题的有效性。     

增强型混合离散差分进化算法求解阻塞流水车间调度问题

针对以最小化制造期为优化目标的阻塞流水车间调度问题,提出一种基于动态自适应的增强型混合离散差分进化算法。增强型混合离散差分进化算法采用基于工件排列的形式进行编码,首次利用带机器权重的PF规则与NEH启发规则联合构造初始种群,PF-NEH联合规则提升了初始解的质量和多样性;在差分进化的变异阶段,采用一种全新的分类变异策略,更有针对性地控制不同适应度个体的变异需求和方向;在交叉阶段,采用基于位置的交叉策略,保证得到一组合法完整的实验调度序列,并利用贪婪选择的方式确定目标个体;在局部搜索阶段,加入禁忌搜索算子,并融入一种新颖的兼顾集中性与多样性的自适应局部搜索机制,以动态平衡算法的全局粗搜索和局部细搜索。此外,为避免算法的早熟及后期易陷入局部最优,增加了多样性保持机制。最后,在典型算例上进行各种性能实验,验证了所提出的增强型混合离散差分进化算法的有效性和优越性。     

改进差分进化算法在转向梯形机构优化中的应用

研究了基于萤火虫变异机制的双种群差分进化算法(IGDE)对断开式转向梯形机构的优化设计。针对基本差分进化算法(DE)在寻优处理过程中经常出现收敛速度较慢甚至早熟等弊端,提出了一种基于萤火虫变异机制的双种群差分进化算法。该算法通过模仿萤火虫吸引机理,同时结合自适应柯西扰动策略求解优化最优解。通过梯形机构优化测试结果表明:与Matlab遗传算法工具箱(GA)、基本差分进化算法(DE)、随机变异差分进化算法(RMDE)和多种群自适应差分进化算法(ADEMP)相比,IGDE最优适应度值分别降低了36.08%、29.05%、17.34%和15.19%。     

工程约束优化的自适应罚函数混合离散差分进化算法

将离散约束优化问题转化为非负整数约束规划问题,开发求解该问题的离散差分进化算法。该算法采用基于混沌映射的种群初始化、双版本变异和带随机扰动项的取整运算等新策略。针对非线性约束条件,给出惩罚基数的计算方法和连续映射基函数的表达式,在此基础上设计处理非线性约束的自适应惩罚因子。提出一种刻画种群多样性的新测度——种群二次平均基因距离及基于新测度的依概率混沌移民算子。将自适应罚函数法、依概率混沌移民操作与离散差分进化算法有机融合,构造面向工程约束优化的混合离散差分进化算法。对3个离散约束优化实例进行验证,结果表明,混合算法具有良好的鲁棒性且优于离散粒子群算法。应用混合算法求解斜齿圆柱齿轮传动优化设计问题,结果优于遗传算法及其改进算法、离散粒子群算法,目标函数值较遗传算法及其改进算法分别下降41%和10%。     

基于维修时间窗的柔性作业车间调度优化研究

针对柔性作业车间调度和预防性维护的单目标集成优化问题,以最大完工时间为优化指标,建立了基于维修时间窗的集成优化模型,设计了混合“教与学”优化（HTLBO）算法求解该模型。提出一种“基于工序加工时间最短”的机器序列初始化策略,对部分初始种群进行初始优化,以提高部分初始解的质量,使得算法能够以较短的时间收敛。对文献中柔性作业车间调度的基准问题进行求解并比较其计算结果,初步证明该混合算法的可行性;针对集成维修时间窗的柔性作业车间调度优化模型,借鉴文献中的数据生成实例进行求解,并与其他算法进行比较,证明该混合算法的有效性。     

基于差分进化与块结构邻域的作业车间调度优化

作业车间调度问题是一类非常重要的生产调度问题,具有广泛的工程应用背景.针对优化最大完成时间指标,研究通过交换或插入关键路径块结构中的工序产生可行解的方法,提出基于块结构的交换邻域和插入邻域.结合问题的结构特点和基本差分进化算法的原理,提出一种解决作业车间调度问题的离散差分进化算法.该算法采用基于操作的编码方式,设计了离散的变异算子和交叉算子,能够直接产生可行调度解.进而提出一种自适应的多邻域局部搜索算法,并将其嵌入离散差分进化算法中来改善优化质量;基于典型算例的仿真试验验证了所提算法的有效性和优越性.     

基于混合粒子群优化算法的置换流水车间调度问题研究

针对最大完工时间最小的置换流水车间调度问题,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 particle swarm optimization,HPSO）算法。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。运用基于随机键的升序排列规则（ranked-or-der-value,ROV）,将连续PSO算法应用于离散置换流水车间调度问题中,提出了一种基于关键路径的变邻域搜索算法,以进一步提高算法的局部搜索能力,使算法在集中搜索和分散搜索之间达到合理的平衡。最后,运用提出的混合算法求解Taillard和Watson基准测试集,并将测试结果与一些代表算法进行比较,验证了该调度算法的有效性。     

一种用于多目标约束优化的改进进化算法

当前求解多目标优化的进化算法主要考虑如何处理相互冲突的多个目标间的优化,很少考虑对约束条件处理的问题.对此,给出了一种基于双群体搜索机制的改进差分进化算法,以求解多目标约束优化问题.采用两个不同种群,分别保存可行个体与不可行个体的双群体约束处理策略,利用基于Pareto的分类排序多目标优化技术,完成对进化个体解的评价.并通过群体混沌初始化、自适应交叉和变异操作来提高基本差分进化算法的性能.对三个经典测试函数的仿真结果表明,文中算法在均匀性、逼近性及收敛速度三方面均优于非支配排序遗传算法,而收敛速度也优于另两种改进进化算法.     

变邻域改进遗传算法求解混合流水车间调度问题

针对混合流水车间调度问题的NP难特性,提出一种改进的混合变邻域搜索的遗传算法。建立了数学模型,提出了算法的总体流程,设计了基于操作的编码和解码方法,并采用NEH启发式算法产生初始种群。随机采用基于位置的交叉和线性次序交叉,选用反转逆序的变异算子,交叉变异后合并子代与父代,保留较优个体,对当前最优个体执行变邻域搜索,以增强遗传算法的局部搜索能力。通过初始对比实验,证明了NEH启发式算法能够产生质量更好的初始解,随机采取两种交叉算子能够提高算法的搜索效率,标准算例实验结果表明所提算法能够有效求解混合流水车间调度问题。     

一种求解集成生产计划的混合协同进化算法

讨论了一类带有序列相关的机器调整时间和有限缓冲空间的流水车间批量计划与调度的集成优化问题,给出了该问题的非线性混合整数规划模型,提出了一种求解混合协同进化问题的算法.模型的目标函数是使库存费用、缺货费用和加班费用之和最小,约束函数考虑了库存平衡约束和需求平衡约束.算法采用协同进化算法与遗传算法的并行混合搜索结构,通过迁移算子把协同进化的子种群和独立进化的公共种群有机联系起来,同时算法采用基于邻域的进化策略,以提高算法性能.最后,对三种不同规模的问题进行了数值仿真实验,结果验证了算法的有效性.     

基于知识进化粒子群算法的模糊交货期流水车间调度问题

针对模糊交货期的流水车间调度问题的特点,提出采用知识进化算法和粒子群优化的混合算法来求解问题。该算法首先在多个群体空间内采用粒子群优化寻找局部最优解,然后利用知识进化算法的猜测操作和反驳操作建立以群体空间知识为基础的一个知识空间,最后通过知识空间的协同进化更新其中的社会知识,从而形成问题的最优解。通过采用所提算法对带模糊交货期的流水车间调度问题的实例进行测试,并比对遗传算法和粒子群优化算法,表明了混合算法的可行性和有效性。     

电能计量器具自动检定混合流水线调度优化研究

为提高电能计量自动化终端检测流水线检定效率,建立了以总检定时间最短为优化目标的调度模型,并提出了一种改进进化变邻域混合算法进行模型求解。针对流水线的具体特点,采用一种基于排列的编码方式,并针对并行机选择设计了相应的启发式解码规则;在进化过程中加入扰动种群,提高种群的多样性;将进化算法得到的精英解作为变邻域搜索算法的初始解,并针对问题特点设计了相应的邻域结构,防止种群陷入局部最优以提高混合算法的寻优能力。最后,基于某省级检定中心的具体实例进行数值仿真验证所提混合批组检定策略和调度算法的有效性和优越性。     

面向节能的混合流水车间调度问题建模与优化

针对面向节能的不相关并行机混合流水车间调度问题的特点,分析了混合流水车间的能耗组成,基于Wagner建模思想提出一种以最小化能耗为目标的混合整数线性规划模型,并提出一种改进的候鸟优化算法求解该问题。在候鸟优化算法中,采用随机策略生成初始种群,提出4种解码方法;基于关键路径的思想设计了两种移动策略,目的分别是调整空闲时间段使其可以实行关机重启策略,以及尽量延迟机床开机;该算法中领飞鸟和跟飞鸟通过最优交换操作和最优插入操作进行进化。通过41组实例对加入移动和关机重启策略的候鸟优化算法,以及没有加入移动和关机重启策略的候鸟优化算法进行测试,证明了所提移动和关机重启策略能够大幅度减少车间总能耗。同时,通过41组实例测试验证了所提模型和算法的有效性和可行性。     

[供应链调度]装卸一体化车辆路径问题的自适应并行遗传算法

为了同时实现总配送成本最低、车辆行驶距离最短、车辆数最小等目标,综合考虑车辆指派成本及运输路径成本,建立了装卸一体化车辆路径问题的混合整数规划模型。针对该问题搜索空间的离散性和求解算法的局部收敛性,提出了一种自适应并行遗传算法。算法以C-W节约法为基础,设计了三种基于双重需求的启发式种群初始化方法,缩小搜索空间并优化初始解;引入多样性种群和高质量种群的双种群并行策略,实现深度与广度的同步搜索;设计自适应交叉变异操作,改善高质量种群个体搜索停滞,并针对全局最优个体采用特殊变异的后优化操作以进一步提高全局优化性能。采用标准数据集作为算例进行寻优测试,验证了所提算法的可行性和有效性。     

装卸一体化车辆路径问题的自适应并行遗传算法

为了同时实现总配送成本最低、车辆行驶距离最短、车辆数最小等目标,综合考虑车辆指派成本及运输路径成本,建立了装卸一体化车辆路径问题的混合整数规划模型。针对该问题搜索空间的离散性和求解算法的局部收敛性,提出了一种自适应并行遗传算法。算法以C-W节约法为基础,设计了三种基于双重需求的启发式种群初始化方法,缩小搜索空间并优化初始解;引入多样性种群和高质量种群的双种群并行策略,实现深度与广度的同步搜索;设计自适应交叉变异操作,改善高质量种群个体搜索停滞,并针对全局最优个体采用特殊变异的后优化操作以进一步提高全局优化性能。采用标准数据集作为算例进行寻优测试,验证了所提算法的可行性和有效性。     

基于隔代映射算子的差分进化算法

提出一种基于隔代映射算子的差分进化算法以求解优化问题,该方法在保证解的精度的同时具有较快的收敛速度。在经典的差分进化算法基础上,采用反向学习策略产生初始种群,并采用两种差分变异策略产生变异个体,以增加种群的多样性;利用隔代映射算子产生三个新个体替换当前进化种群中最差的三个个体,以实现精英策略提升算法的收敛性;为了保持种群的多样性和避免获得局部解,利用探测算子策略产生新个体加入进化种群。采用11个单峰、多峰测试函数和两个工程实例验证了该方法的有效性。     

带连续式批处理机的可重入混合流水车间调度

为了解决冷拔无缝钢管生产周期长、能源消耗高的问题,实现生产调度的智能化、绿色化,研究了带连续式批处理机的可重入混合流水车间调度问题。首先考虑批处理机缓冲区的影响,构建了调度优化模型;然后设计了改进的基于分解的多目标进化算法用于该问题,提出了基于工序的编码方案和均衡考虑完工时间与能耗的解码方案,根据多样性指标的高低设计了局部搜索和多样性增强策略,并通过对最优解局部搜索来提高解的多样性;最后,通过对不同算例的实验,验证了所提算法可以高效地求解带连续式批处理机的可重入混合流水车间调度问题。     

列车调度问题模型与基于混合粒子群优化的求解算法

针对复线列车调度问题,建立了描述问题解空间的阻塞限制混合流水车间模型,并提出一种混合粒子群优化算法进行求解。该算法以最小化最长完工时间为目标,设计了释放-回推算法来安排列车运行顺序并计算最小化最长完工时间,利用改进的粒子群优化算法解决轨道分配问题并进行全局优化。此外,通过基于迭代邻域的搜索算法来提高种群的局部搜索能力。实验结果表明,所提出的方法能够有效地求解复线列车调度问题。     

混合整数优化问题的差分进化算法研究

为求解混合整数优化问题,提出了混合整数差分进化算法（Mixed Integer Differential Evolution,MIDE）。该算法结合整数变量的特点,为整数类型变量设计了专用的变异算子,使整数变量可以在差分进化算法中直接进化;为了维持种群多样性,采用了灾变策略;采用双编码方式,使整数变量与连续变量并行进化,进而提出了混合整数差分进化算法。通过与其它混合整数优化算法的比较,证明该算法具有较好的收敛速度、全局收敛性及算法稳定性等优点。