一种规模化混杂生产线缓冲区容量优化分配技术

针对传统技术难以解决规模化混杂生产线缓冲区容量分配问题(Buffer allocation problem, BAP),提出了一种规模化生产线递阶分解建模并行寻优技术(Hierarchical decomposition modeling parallel optimizing technique of large-scale production lines, HDMPOT).该技术结合混杂生产线系统综合方法与分解方法的技术思想,兼顾生产线平衡性与系统规模,将原系统递阶分解为包含虚拟生产线在内的n+1个子生产线系统,通过求解子系统的最优解构造原系统的渐近最优解,并在系统递阶建模阶段,提出了一种设备模糊聚类的辅助方式;同时,基于混杂生产线系统综合方法,提出了一种系统渐次综合的初解改进确定方法;并提出了一种通过构造动态步长来设计领域结构的改进型禁忌搜索算法(Simple tabu search, STS),对子系统进行并行寻优.最后,对技术算法的收敛性进行了证明.提出的生产线递阶分解建模并行寻优技术具有一般性,对受设备随机故障等随机事件影响的生产线,尤其是规模化生产线系统其他优化、控制问题也具有借鉴和参考价值.

大型客运站股道分配问题的模型与算法

铁路大型客运站的股道分配问题是指在列车运行图与车站平面图的时空约束条件下,为列车分配无冲突的进路和站台。本文提出一种基于约束规划的方法讨论这个问题。首先将约束条件分为硬约束和软约束,它们分别反映车站作业安全要求以及对股道和进路的选择偏好;然后将求解过程分为约束识别、值排序以及Back-tracking搜索3个步骤。对某大型客运站的案例分析表明,该方法可以求解大型客运站的股道分配问题。这一方法为检验列车运行图的可行性以及制订车站作业计划提供技术支持。

基于排队网模型的柔性流水车间缓冲区容量优化

针对订货型单类型工件柔性流水车间缓冲区容量优化设置问题,在考虑各级工序节点之间耦合关系的前提下,基于连续时间马尔可夫随机过程原理建立了多级柔性流水车间的排队网节点状态模型。在给出系统产出率为目标和平均生产周期条件约束的情形下,利用该模型计算系统的关键性能指标,提出一种针对柔性流水车间特点的缓冲区容量优化分支定界算法。通过该算法计算算例并与Em-plant工具仿真结果进行对比分析,最终确定了合理的柔性流水车间缓冲区容量。

基于排队网模型的流水车间缓冲区容量优化

针对订货型单类型工件多级流水车间缓冲区容量优化设置问题,在考虑各级工序节点之间耦合关系的前提下,基于连续时间Markov随机过程原理建立了多级流水车间的排队网节点状态模型,并根据缓冲区容量优化目标函数的特点,给出缓冲区容量和任务拒绝率之间的关系。基于该模型计算系统的关键性能指标,以任务拒绝率为约束条件,提出一种缓冲区容量优化的启发式优化算法。通过该算法计算算例及结果分析,最终确定了合理的缓冲区容量。

多级流水线车间缓存设置参数仿真优化

针对车间负荷控制中缓存设置难以确定的问题,先以车间排队网理论为基础,建立针对多级流水线车间缓存设置参数的仿真模型并验证了结果的有效性,在模型中嵌入启发式优化算法,并比较了以不同参数为优化目标的算法得到结果的优劣,选取了以任务拒绝比率为优化目标的启发式算法,最后针对仿真结果,得到了以企业产量预设值为目标的多级流水线车间缓存设置参数,为确定流水线车间负荷控制界限提供了一种快速有效的研究方法。

具有批量储运环节的装配系统缓存区优化配置

针对具有随机批量储运环节的装配生产系统中的缓存区容量配置问题,以最小化系统成本为目标,建立了考虑在制品数量成本和运输车辆成本的缓存区容量配置优化模型。基于排队网建立该系统的性能求解模型,分析系统性能随缓存区变化的特性。依据系统性能单调变化特性建立了一种压缩上、下界搜索空间的分支定界优化算法,使用该优化方法求解多个算例,并将得到的性能指标结果与仿真结果进行对比验证,分析了缓存区容量配置结果对系统性能指标的影响。

基于滚动策略的集装箱码头连续泊位与桥吊集成调度

针对连续泊位与桥吊集成调度大规模求解困难的问题,提出一种基于滚动策略的优化方法。首先,建立了最小化船舶偏离偏好泊位的成本以及延迟靠泊、延迟离港的惩罚成本的基本的多目标优化模型;然后,采用滚动调度方法根据动态抵泊的船舶抵达顺序将调度过程分成连续的调度窗口,并设计窗口的平移策略、当前窗口对下一窗口的参数更新方式;对每个窗口内船舶进行调度优化,根据每个窗口内的优化结果,更新下一个窗口中数学模型的输入参数;通过选取以船舶数量表示的滚动计划窗口和冻结船舶的数量,持续滚动获得每个窗口的最优解,叠加后获得对所有船舶的靠泊计划。通过算例分析表明,滚动调度能够解决较大规模的调度问题,其效率受滚动窗口大小、冻结船舶数量及滚动次数影响。

环形生产线缓冲区配置及设备布局集成优化

研究了缓冲区配置及设备布局模型,结合环形生产线构型特征,分析线上缓冲区配置与设备布局的关联,提取共同约束条件及物流路径长度、生产率、托盘数等关键生产线评价指标作为目标函数,建立缓冲区配置及设备布局集成优化模型,并利用NSGA-II进行多目标求解。经过实例验证,该方法具有有效性。

面向定制生产系统的缓冲区优化配置方法

针对定制型装备制造企业中具有有限缓冲区的开排队网制造单元,其车间负荷界限即缓冲设置难以确定的问题(buffer allocation problem,BAP),文章对每阶段具有有限缓冲区且含有多台加工设备的三阶段柔性流水车间(flexible flow shop,FFS)进行排队网建模,应用状态空间分解法对该模型进行分析求解,获得系统的一系列性能指标值。为了对该方法的有效性进行验证,对该模型设计仿真实验,并利用扩展法对模型进行求解,将数值结果进行比较分析,验证了利用该方法对FFS缓冲区进行优化配置的合理性,这对较大规模的多节点每阶段具有多台设备的流水车间负荷界限的有效设定及其规划具有参考和指导意义。

基于仿真的多级流水车间缓冲区配置优化

对于制造系统设计过程中的多级流水车间负荷界限难以界定即缓冲区配置难以确定的问题(Buffer Allocation Problem,BAP),采用仿真的方法对多阶段每阶段具有多台设备的流水车间构建了一个仿真模型,提出了两种启发式算法对模型中各阶段缓冲区容量值进行优化配置,并设计了仿真实验,对两种启发式策略的求解效果进行了分析。该仿真优化模型为车间负荷控制中各阶段缓冲区容量值的优化配置提供了一种有效的设置方法,这对大规模的每阶段具有多台设备的多节点流水车间负荷界限的有效设定及其规划具有参考和指导意义。

基于离散事件优化的流水线集成优化设计研究

流水线集成优化问题包含三个子问题:工作站分配问题,工作量切分问题与缓存分配问题。同时解决上述三个子问题,研究满足目标生产率要求的成本最低的流水线设计。为了解决上述问题,基于离散事件优化方法,建立描述仿真优化的混合整数规划模型;由于精确模型的求解复杂度高,精确的混合整数规划模型被近似为线性规划模型;这一近似模型的精度不足,为了进一步完善模型,调整了近似模型的构造,并以此为基础开发了数学启发式算法。数值实验表明,与现有的仿真优化软件相比,该数学启发式算法可以在较短的时间内求得满足约束条件且更接近全局最优的解。还研究了集成优化问题中的工作量切分与缓存分配图样。