加工车间生产物流时间瓶颈的调度研究

针对一类具有生产物流时间瓶颈的加工车间调度问题,给出了基于加工单元和运输单元的时间瓶颈环节确定方法,采用以最大批量响应时间最小为优化目标,建立了基于生产物流时间瓶颈的加工车间调度模型;为了求解该调度模型,设计了一种基于模拟退火的混合粒子群算法,该算法采用分段整数编码的方法,并在模拟退火算法中引入变温参数来提高算法效率.通过仿真,分别采用PSO和PSO-SA对所建立的调度模型进行了求解.研究结果表明,PSO-SA算法求解效率高且该算法的稳定性好,同时验证了该模型和算法的有效性、广泛性.     

订单不确定下双资源约束多装配线鲁棒调度

考虑生产过程中的订单不确定等因素,建立了以最大化交付满意度、最大化装配线平衡率及最小化完工时间跨度为目标的鲁棒调度模型,基于差分进化算法和粒子群算法提出了对模型进行求解的混合优化算法,并通过算例验证了混合优化算法求解该鲁棒调度模型的可行性和有效性。最后综合分析PTCN公司二厂多装配线生产车间的实际生产情况,将所建立的鲁棒调度模型和提出的混合优化算法应用于实际的多装配线生产过程,获得了较优的调度结果。     

不确定可重入定点装配车间集成生产计划与调度

为满足工厂—车间一体化管理需求,研究了不确定可重入定点装配车间生产计划与调度集成优化问题。在分析车间装配特点的基础上,利用期望值描述不确定可重入情况,建立了双层生产计划与调度集成优化随机期望值模型,上层为能力约束的生产计划模型,下层为不确定可重入定点装配车间调度模型。提出了一种具有双层结构的交替迭代式改进遗传算法,上层用精英遗传算法求解生产计划,代入下层后采用基于随机模拟技术的遗传模拟退火算法求解生产调度,然后将调度结果返回上层重新求解新计划,如此不断交替迭代以实现计划与调度的同时优化。通过算例仿真验证了模型及算法的有效性。为制定不确定可重入定点装配车间生产计划与调度提供了一种合理可行的方法。     

基于并行协同的多车间协同调度问题研究

传统企业在实际生产中,其多个关联车间之间的生产计划与调度存在难以协作的问题。为此,针对多车间协同调度问题建立了调度模型,提出了一种多车间协同调度的并行协同进化遗传算法(PCE-GA),并且采用该算法对上述模型进行了求解。首先,以最小化订单完工时间为目标,建立了单目标调度模型;然后,采用了并行协同进化遗传算法,对上述单目标调度模型进行了求解,基于工件、机器、装配关系的三层整数编码的染色体编码方案,提出了一种协同适应度值计算的方法;最后,以某液压缸生产企业为例,针对单目标调度问题,采用该算法与单车间遗传算法(JSP-GA)、并行协同模拟退火算法(PCE-SA)分别进行了求解,并对其结果进行了比较,以验证PCE-GA算法的优越性。研究结果表明：采用PCE-GA算法得到的优化率为13.3%,比单车间作业调度遗传算法求解的数据优化11.5%,该结果证明了PCE-GA算法在解决多车间协同优化问题时的优越性。     

面向紧急订单的混流装配线动态调度

针对混流装配线上紧急订单插入的情形提出一种动态调度策略,通过对未上线产品队列的重调度以及在制品队列的动态调度,实现紧急订单的最大程度优先交付和生产目标的最优化。基于在制品状态转移路径的可调整性,对在制品的可达产品集进行分析,为在制品队列的动态调度建立了一个指派问题模型,实现了紧急订单最优先交付的非停线动态调度,并基于产品装配状态路径的树状结构设计了一种启发式算法对该模型进行求解。结合生产实例对模型与算法进行了求解与仿真,结果表明了模型和算法的有效性。     

面向节能减排的多级自由锻造生产调度

针对锻造高能耗和排放的问题,提出一种面向节能减排的多级自由锻造生产调度模型。该模型以加工最大延时最小化、排放最小化以及能耗最小化为自由锻造生产调度目标,分别建立了以工时为目标的调度模型一、在工时约束下以排放为目标的调度模型二和在工时和排放约束下以能耗为目标的调度模型三,构成了在节能减排约束下的多级自由锻造生产调度模型。采用启发式算法和匈牙利法对模型一到模型三进行多级逐步求解,从而获得面向节能减排的自由锻造生产优化调度方案。通过实际算例验证了多级自由锻造生产调度模型的有效性。     

面向用户多品种定制的分布式供应链调度

针对云制造面向分布式供应链环境中的多品种定制问题,提出一种多目标生产运输优化调度模型和基于改进混合蛙跳算法的求解方法。该模型考虑供应链中的制造/供应两阶段,以及不同企业间的运输时间和成本,得到成本最小、时间最短、生产空闲率最小、订单延迟最小的调度方案。同时,该算法重新定义原有算法的核心操作算子以适应离散调度问题求解,并结合模拟退火和极值优化算法的特性,进一步改进离散域的混合蛙跳算法的局部搜索性能。通过项目调度标准测试集验证了该改进算法的性能,并以6个品种定制需求为案例,验证了所提模型与算法的有效性。     

解决多目标Flow-shop问题的生物免疫调度算法

生产调度是车间自动化的关键问题之一 ,生产调度的优劣对制造系统的运行影响极大。通常的确定性优化方法往往不适合生产调度这类NP完全问题的求解。文章基于生命科学中的免疫概念与理论 ,构造了基于生物免疫机理的生产调度模型 ,并研制了用于求解目标Flowshop问题的智能调度系统 ,克服了当前遗传算法用于求解此类问题时 ,易于出现早熟、搜索效率低及不能很好保持个体多样性等不足 ,大大改进了搜索效率 ,对复杂的多约束、大规模及多目标生产调度问题 ,算法效果显著 ,并且可以轻松地获得满足要求的多个优化解。文章讨论了模型的建立、算法的实现和应用实例 ,测试情况表明 ,以上模型与算法在生产调度实际中将具有广阔的应用前景     

PCBA柔性作业车间等量分批调度问题研究

为解决企业在不同生产类型下柔性作业车间分批调度的实际问题,对带有重入生产特性的印刷电路板组装(PCbA)调度进行研究。首先,构建以完工时间最小为目标的PCbA等量分批柔性作业车间调度优化模型。其次,提出并设计了一种遗传模拟退火算法来对分批调度模型进行求解,将整个求解过程分为订单批量分批、子批排程这两个阶段,并引入了Metropolis接受准则,以保证算法迭代初期种群的多样性。最后,以某企业PCbA车间的实例展开,运用MATLAb编程求解,验证了遗传模拟退火算法和等量分批的可行性和有效性,同时确定了各个批量生产类型的最优分批数。     

基于非合作博弈的制造网络资源调度研究

针对制造网络下不同制造任务之间存在的自由竞争关系,研究了制造网络资源调度策略,建立了一种基于非合作博弈的网络资源调度模型,制造任务被映射为非合作博弈网络资源调度模型的局中人,将各制造任务包含的子任务对应的可选网络资源设定为制造任务策略集,以各制造任务的完工时间和执行成本构建收益函数,进而将网络资源调度模型的求解转换为纳什均衡点的求解,并采用多层编码遗传算法对模型进行求解。最后,结合具体模具生产项目进行了仿真实验,验证了所提网络资源调度模型及求解算法的有效性。     

面向钢铁生产流程的调度模型库系统的研究与建模

针对钢铁生产流程调度系统中的模型管理问题,采用面向对象的建模方法,结合钢铁生产调度的实际需要和模型库管理系统的一般规律,提出一种可根据实际生产调度问题自动生成求解模型的钢铁生产流程调度系统模型库的设计方案。结合现有的各种钢铁生产流程调度模型,将钢铁生产调度模型进行规范化、模块化转换,建立一套可实现模型自匹配和模型自重构的模型生成的机制,并使用生成的新模型和结合相应的算法对目标调度问题进行求解,通过对优化结果的仿真实验,验证优化模型的实用性和有效性,并通过UML技术对模型库系统进行建模。     

面向云制造的混流混合车间调度问题

为解决云制造环境下混流混合车间的生产调度优化问题,综合考虑混流装配与零部件加工的集成优化以及外协云任务与自制任务的协同调度,建立了以最小化最大完工时间、均衡化零部件生产和最大化零件车间机器利用率为优化指标的多目标车间调度模型。基于零件分批和车间调度的两阶段求解策略,设计了一种两级递阶结构的混合生物地理学优化算法,采用在迁移算子中嵌入差分进化算法的变异策略来提高算法的搜索效率。最后,通过实例验证了模型和算法的有效性。     

基于关键链多项目鲁棒调度

为提高关键链项目调度解的鲁棒性,以鲁棒性指标最大化和多项目工期最小化为目标,提出基于关键链的多项目鲁棒性调度模型。在求解模型方面,为打破优先规则的局限,求解得到解的鲁棒性和质量鲁棒性均较优的关键链调度方案,提出一种关键链多项目调度混合优化算法,通过遗传算法寻找活动的优先权列表,结合基于优先权的关键链多项目调度算法,生成关键链多项目调度计划。通过算例验证并与其他算法进行比较,验证了所提模型和算法的有效性。     

基于混合粒子群算法具有交货期瓶颈的作业车间调度问题

为了解决一类具有交货期瓶颈的作业车间调度问题,给出了基于订单优势的交货期满意度和交货期瓶颈资源确定方法,以工件拖期加权和最小为优化目标,建立了基于交货期满意度和瓶颈资源约束的作业车间调度模型;为了求解该调度模型,设计了一种基于模拟退火的混合粒子群算法,该算法采用随机工序表达方式进行编码,并在模拟退火算法中引入变温度参数来提高算法效率。通过随机仿真,分别采用PSO-SA、SA和PSO对所建立的调度模型进行求解,结果显示PSO-SA算法的广泛性好、求解效率高且算法的稳定性好,验证了模型和算法的有效性。     

云制造环境下跨企业协同生产调度算法

为解决云制造环境下的跨企业协同生产调度问题,提出一种适用于云制造环境下生产资源调度的混合集合规划方法。该方法基于切削算法框架,综合考虑多种约束,提出一种有效的求解策略,实现了一种面向订单且适用于跨企业、多约束、多品种、小批量的有限能力调度算法,为供应链中供需企业提供了一份拖期小、费用低、跨度短的协同生产计划。利用多组制造企业真实数据对模型进行测试,结果表明,该模型可在合理时间内有效求解实际应用规模的跨企业协同生产调度问题。     

基于混合教与学优化算法的炼钢连铸调度

根据炼钢厂的实际生产环境,建立了无等待多工艺路线的炼钢连铸模型,提出一种混合教与学优化算法求解该模型。在混合算法中,引入转换规则的教与学优化算法求解离散问题;采用变邻域搜索调整机器选择,教与学优化算法调整调度顺序的方式,将并行问题串行化。对具体实例进行测试,将人工调度方法、遗传算法、教与学优化和混合教与学优化算法的结果进行比较,验证了所提算法的可行性和有效性。     

混合流水车间多目标调度的小生境粒子群算法

混合流水车间多目标调度问题(HFMSP)是一种具有很强应用背景的生产调度问题,对它的研究具有理论意义和工程价值。针对该类调度问题结合生产实际应用调度和多目标优化理论建立基于时间和交货期最优条件下的多目标调度问题模型,提出一种小生境粒子群算法对模型进行优化求解。该算法采用NSGA-II的非支配排序策略和动态加权方法选择最优粒子,利用粒子聚集距离的变异操作保证解的收敛性和多样性。通过仿真实验,验证了模型的正确性和算法的有效性。     

基于交替迭代遗传算法的成批车间生产计划与调度的集成优化

研究了一类零部件混批生产车间需要加工准备的多周期成批生产计划与调度的集成优化问题,建立了生产计划和调度集成优化的非线性混合整数规划模型.并提出了一种交替式混合遗传协调优化算法求解该集成优化问题.其主要思想是给定计划用一混合遗传算法求调度,反过来给定已求调度用另一混合遗传算法求取新计划,如此不断交替使用两个混合遗传算法实现计划与调度的同时优化.仿真结果证明了该方法的可行性和有效性.     

物联网环境下混流生产车间两级动态调度研究

针对不确定的动态事件干扰混流生产车间预先调度实施的问题,对调度信息传递、车间扰动恢复、多目标优化等问题进行了研究。建立了以RFID技术为支撑的物联网环境下实时工况驱动的调度-重调两级动态调度机制,在物料消耗速率均衡化、最短化最小生产循环周期的两个预调度模型基础上,构造了混合布谷鸟搜索求解算法;基于扰动事件的特性,采取事件和周期混合驱动的调度策略,通过滚动窗口技术和混合布谷鸟搜索算法对重调度进行了求解,利用仿真平台对调度模型及混合布谷鸟搜索算法进行了测试。研究结果表明:该物联网环境的构建符合车间实时动态调度需求,能够实现工况信息的及时传递;调度机制能够有效应对各类扰动,满足了混流车间实际调度需要;算法求解速度快,获得的解质量良好。     

基于改进候鸟算法的柔性作业车间分批调度问题

为了将可变批次的调度策略应用于生产,以提高大规模柔性作业车间的生产效率和设备利用率,针对柔性作业车间可变子批问题的特点,建立了以最小化完成时间和最小化批次数目为优化目标的多目标柔性作业车间调度模型和析取图模型,提出一种改进的候鸟算法求解该问题.算法设计了精英分批和可行邻域结构两种策略用于提高算法的搜索效率.通过对比实验验证了可变批次划分策略的优势和所提算法的有效性.