改进鲸鱼算法求解分布式装配柔性作业车间生产与配送联合调度问题

针对一类先加工后装配的离散生产模式,研究分布式制造环境下的装配柔性作业车间生产与配送两阶段联合调度问题。结合实际的生产情况,考虑供应链下生产与配送过程所产生的库存成本,以最小化生产和配送的总成本为联合调度优化目标,提出一种改进鲸鱼算法。针对联合调度的多阶段调度过程,设计了一种基于工序、产品、工厂、机器和车辆的五层编码策略;根据各阶段的特点提出了相应的混合种群初始化策略,以提高解的质量;以加强种群中领头鲸鱼个体与普通鲸鱼个体的联系为导向,改进了鲸鱼觅食的搜索操作并提出四种邻域结构,以增强算法的全局探索和局部搜索能力。最后,通过仿真实验,对比相关研究领域的多种算法来验证所提算法在收敛速度和求解质量等方面的优势,并且将联合调度与分阶段调度进行实验对比,验证了联合调度的优越性。

超启发式交叉熵算法求解分布式装配柔性作业车间调度问题

本文针对一类新型两阶段分布式装配柔性作业车间调度问题(DAFJSP),建立问题模型,以最小化最大完工时间为优化目标并提出一种超启发式交叉熵算法(HHCEA)进行求解.首先,设计基于工序序列、工厂分配和产品序列的三维向量编码规则和结合贪婪策略的解码规则,同时提出4种启发式方法以提高初始解的质量.然后,设计高低分层结构的HHCEA,高层为提高对搜索方向的引导性,采用交叉熵算法(CEA)学习和积累优质排列的信息,其中各排列由结合问题特点设计的11种启发式操作(即11种有效的邻域操作)构成;低层为增加在解空间中的搜索深度,将高层确定的每个排列中的启发式操作依次重复执行指定次数并在执行过程中加入基于模拟退火的扰动机制,以此作为一种新的启发式方法执行搜索.最后,通过仿真实验与算法对比验证HHCEA可有效求解DAFJSP.

考虑序列相关准备时间的分布式柔性作业车间调度研究

针对考虑序列相关准备时间的分布式柔性作业车间调度问题,提出以最小化最大完工时间为优化目标的混合整数线性规划模型,并提出一种改进遗传算法。采用基于负荷均衡的种群初始化方法提高初始种群质量,根据问题特性构造6个局部扰动算子,设计多重局部扰动策略提高算法的局部搜索能力。通过扩展柔性作业车间调度基准生成测试算例,使用正交实验确定算法参数。实验结果表明,所提改进策略能够有效提高算法性能,求解结果优于对比算法,验证了调度模型和所提算法的可行性和有效性。

碳交易下分布式双资源柔性作业车间节能调度

在碳交易政策的背景下,企业需统筹考虑效率和环境因素,以实现企业效益最大化。文章研究了考虑机器和工人的分布式双资源柔性作业车间节能调度问题和方案,以最短完工时间、最小能耗和碳交易成本为目标,建立了混合整数规划模型。依据此问题多资源约束的特点,研究设计了一种改进麻雀搜索算法,嵌入了“工厂—工序—机器&工人”三层编码的主动解码策略,提高了资源利用率。为了扩大搜索空间,在算法中引入了6种局部搜索策略,通过2、3、4个工厂共30组算例,将改进的麻雀搜索算法与其他3种算法进行对比。实验结果表明,改进的麻雀搜索算法优于其他对比的算法,对比结果验证了此改进算法的有效性。

考虑工件运输时间的分布式柔性作业车间调度

为求解考虑工件在机器间运输时间的分布式柔性作业车间调度问题(DFJSPTW),提出了一种基于延迟接受爬山算法(LAHC)的改进算法,并建立起以最大完工时间为优化目标的数学模型。针对DFJSPTW的几个耦合性子问题,工序排序和机器选择、工厂分配采用了基于工序、机器、工厂的三层染色体编码方式去解决,而小车分配则提出了一种考虑负载均衡化的调度规则;为提高生成解的质量,初始化染色体时工厂和机器序列分别考虑了负载平衡;局部搜索过程中,算法设计了4种邻域搜索算子并提出了一种符合DFJSPTW的变邻域搜索策略,在变换邻域搜索算子时还引入了化学反应算法中的单分子反应搜索机制,用于加强算法的综合搜索能力。通过数值实验验证了变邻域搜索策略和引入单分子反应搜索机制的有效性,同时通过改进算法与GA_OP、GA_JS算法的对比实验,进一步验证了所提算法求解DFJSPTW问题的优越性。

考虑预防性维护的分布式柔性作业车间调度问题研究

随着全球制造业的快速发展,物流企业竞争加剧,生产制造缺乏有效协同,企业急需更加高效的生产运作模式。分布式制造可以将位于不同地点的原材料、机器设备、操作人员等资源进行有效地整合协同并充分利用。此外,设备维护是企业运营管理的核心内容,直接关系到企业的生产成本、质量与交货期。基于以上背景,文章提出了考虑机器预防性维护的分布式柔性作业车间调度问题,建立了目标为最小化最大完工时间的数学模型,提出了协同进化算法对问题进行求解。通过与两种经典的元启发式算法进行对比实验,结果表明所提出的算法能较好地求解所研究的问题。

分布式多柔性装配作业车间调度问题研究

针对分布式柔性装配作业车间环境,综合考虑了调度过程中的机器选择柔性、工人安排柔性和工序顺序柔性,构建了以最小化最大完工时间和最小化总能耗为优化目标的分布式多柔性装配作业车间调度问题(DMFAJSP)的数学模型。为求解DMFAJSP模型,提出了一种以分布估计算法为全局搜索组件、以邻域搜索算子为局部搜索组件的多维模因算法(MDMA)。最后,将所提出的算法与其他算法进行了对比试验,结果表明MDMA算法在求解DMFAJSP模型方面具有显著优势。

基于海鸥优化算法的分布式柔性车间调度研究

基于分布式柔性作业车间问题特点,构建了以最小化最大完工时间、工厂总能耗和设备总负载为目标函数的数学模型,并对3个目标函数采用线性加权和法进行归一化。在传统的海鸥优化算法基础上,改进了自适应附加变量更新策略,提高算法后期的局部寻优能力和收敛精度。融合麻雀算法中的飞行机制,扩大个体局部寻优范围,进一步提高寻优精度。引入针对关键工厂的变邻域搜索算法,拓展了邻域搜索范围,增强了算法的局部搜索能力。通过标准算例和工厂实际算例的验证,证明了改进海鸥优化算法(Improve Seagull Optimization Algorithm,ISOA)在求解多目标分布式柔性作业车间问题上的有效性和可行性。

混合麻雀算法求解带准备时间的分布式柔性作业车间调度问题

分布式制造模式因多工厂/车间协同生产而使其制造环境存在多样性和多变性。研究了考虑零件加工前的动态准备时间的分布式柔性作业车间调度问题(Distributed Flexible Job Shop Scheduling Problem, DFJSP)。针对缸体零件加工阶段存在多工位零件装夹定位、拆卸和换刀等动态准备时间的实际生产情况,建立了以完工时间、碳排放和订单拖期为目标的DFJSP模型;提出了一种混合麻雀算法(Hybrid Sparrow Search Algorithm, HSSA)对上述模型进行求解。HSSA算法根据模型特点,采用了三层编码方式和多种群初始化策略,设计了一种三层变邻域搜索结构,引入了POX、PMX交叉算子和高斯变异算子来完成交叉、变异操作,同时设计了一种基于支配关系的精英选择策略。通过仿真及与其他算法的对比分析,验证了HSSA算法的优越性和可靠性。

合作型协同进化遗传算法求解分布式柔性作业车间调度问题

针对以最小化最大完工时间为优化目标的分布式柔性作业车间调度问题,提出一种合作型协同进化遗传算法。采用工厂分配和工序排序解耦编码,基于机器负荷解码并基于工厂负荷初始化种群,使算法在较优的解空间内迭代搜索。利用分而治之的思想,将问题分解为多个子问题,通过随机协同机制促进子种群协同进化并提高全局搜索能力。使用基于关键工厂的多重局部扰动策略,提高算法的局部开发能力。在基准实例上进行实验,并与其他算法进行对比,验证了所提算法的有效性。

柔性作业车间调度的分布式粒子群优化算法

针对柔性作业车间调度问题的特性,提出了一种分布式粒子群优化算法以求解柔性作业车间调度问题,该算法以最小化最大完工时间为目标,为解决传统粒子群算法在遇到突发事件时不能实时进行响应做出合理决策的问题,在算法中设计了两个多Agent粒子群优化模型。最后,使用经典算例对算法进行了验证,实验表明多Agent粒子群优化模型具有合理性,该算法能够有效解决柔性作业车间调度问题。

考虑运输时间的分布式柔性作业车间绿色调度

针对考虑运输时间的分布式柔性作业车间绿色调度问题,建立了最小化完工时间和总能耗的混合整数规划模型,并提出了一种改进的非支配排序遗传算法。采用基于工序和机器的双层编码方式设计了考虑运输时间的贪婪插入解码方法。为提高种群的质量,设计了同时考虑加工时间和能耗的初始化方法,应用多父代交叉和新的变异操作更新种群,并嵌入一种变邻域搜索策略以提高Pareto前沿的质量。多组实验验证了该方法的有效性。

差分进化算法求解分布式柔性作业车间调度问题

经济全球化使制造业从单工厂模式转变为多工厂协同生产模式,制造资源异地化、客户需求多样化使得多工厂的分布式调度难度急剧增加,为此研究了分布式柔性作业车间调度问题。首先建立了该问题的双目标优化模型,同时优化总成本和提前/延期惩罚。然后提出改进的差分进化算法,设计了两种变异机制以及两种交叉方式,结合模拟退火的鲁棒性进行局部搜索,并结合贪婪和带精英策略的快速非支配排序遗传算法的选择思想设计选择操作,产生下一代继续进行迭代进化。最后,通过综合实验证明了所提模型和算法能够很好地求解此类问题。

基于ATC的智能工厂分布式柔性作业车间动态调度

针对传统多车间生产调度方法不能满足智能生产系统调度优化的问题,结合智能工厂需求,以分布式柔性作业车间为研究对象,提出基于“生产计划-车间调度-物流仓储”的ATC层次模型,该模型是以时间、成本组成的一个多目标优化模型;提出两级效能偏差判别机制,在物联环境下动态识别扰动并根据扰动影响作出实时决策。最后,以3个车间调度问题为例,基于遗传禁忌搜索算法,验证了该模型的有效性。

改进遗传蜂群算法求解分布式柔性作业车间调度问题

针对分布式柔性作业车间调度问题,提出一种改进遗传蜂群算法求解方案。算法采用基于机器编码的编码方案,根据编码特点和分布式柔性作业车间的特点,设计了一种基于编码相似度的交叉操作,可以避免在交叉过程中产生非法解,提高算法的运行效率,并通过在不同的交叉操作后,以不同概率进行两种变异操作的方式改进了雇佣蜂时期的搜索操作,改善了算法的迭代速度;采用排序选择策略替代原来跟随蜂时期的选择策略;改进侦查蜂的蜜源抛弃机制,通过对比已获得的全局最优解,对达到搜索上限的蜜源进行部分抛弃,防止破坏优质解再次陷入随机搜索。最后,通过对比不同算法对实例求解,验证本文算法的有效性。

考虑低碳的分布式柔性作业车间调度优化

针对绿色低碳分布式车间调度问题,建立以最小化最大完工时间和最小化总碳排放量为调度指标的低碳分布式柔性作业车间调度双目标优化模型,并设计了基于帕雷托优化方法的人工蜂群算法求解该模型。算法采用两阶段编码方式降低编码的复杂性,通过外部存档记录搜寻的帕雷托最优解,用多种交叉策略提高采蜜蜂和观察蜂的邻域搜索性能,提出单点变换提高全局寻优能力。最后,通过收敛性实验分析算法的性能,并设计了两组实验来分析不同类型的调度特征,并且对比了其他算法的优化结果,实验结果表明,文中所提的算法能够有效求解考虑碳排放的低碳分布式柔性作业车间双目标优化问题。

模糊分布式柔性作业车间调度优化

针对考虑工件加工时间不确定性的模糊分布式柔性作业车间调度问题(fuzzy Distributed Flexible Job Shop Scheduling Problem,fDFJSP),将加工时间用三角模糊数表示,以最小化最大模糊完工时间为优化目标,提出一种改进的人工蜂群算法进行求解。针对fDFJSP的分布式特点,设计了基于车间-工序-机器的三层编码方式,针对不同编码层,采用多种混合搜索策略,以提升算法的邻域和全局搜索能力。为测试算法的性能,设计了2组实验对5个算例进行测试,并与代表性算法进行对比。结果表明,所提算法结果总体优于其他对比算法,能够有效求解具有模糊加工时间的模糊分布式柔性作业车间调度问题。

考虑批量装配的柔性作业车间调度问题研究

柔性作业车间调度是生产调度领域中的一个重要组合优化问题,由于取消了工序与加工设备的唯一性对应关系,因而相较于作业车间调度问题,具有更高的复杂度。针对该问题在批量装配方面的不足,考虑将批量因素与装配环节同时集成到柔性作业车间调度问题当中。以成品件的完工时间为优化目标,对该批量装配柔性作业车间调度问题进行了数学建模。针对该模型,提出一种多层编码结构的粒子群算法,并对该算法的各个模块进行了设计。最后,以实例验证了该数学模型的正确性及算法的有效性。

变扰动强度下柔性装配作业车间调度性能分析

柔性装配作业车间是柔性作业车间的一类现实化扩展,其调度问题既要考虑复杂的加工路径柔性,还要考虑零件间的装配关联约束,以及由其带来的关联零件生产进度协同难题。首先给出了柔性装配作业车间调度问题的数学模型;然后考虑现实生产中普遍存在的随机扰动,采用了完全反应式与预测-反应式两类动态调度策略,并提出了相应的优先度规则算法和周期性滚动遗传算法。前者能快速协同各关联任务,但其决策分散,缺乏全局优化力度;后者进行全局周期决策,但扰动将导致性能的下降。最后构建了一般化的仿真模型,并设计了大量的比较实验,分析了不同综合扰动强度对两种调度策略的影响,为实际生产调度策略选择提供了有效的依据。

机器故障的柔性加工与装配作业车间分批联合调度算法

针对传统的加工与装配分阶段独立调度中资源利用率不高的问题,将加工与装配联合同时进行调度。在考虑工件批量和批次的前提下提出一种改进遗传算法求解该问题,以最小化最大完工时间为优化目标建立数学模型,根据问题特性提出一种工件末工序前移的邻域结构,提升了算法的局部搜索能力进而改善整体求解质量。设计了一种基于装配设备负载均衡的混合贪婪解码方法,完成了装配设备选择。考虑到实际车间中机器故障的特点,提出了相应的响应策略和染色体更改规则,解决了动态调度问题。最后通过算例分析验证了所提算法和策略求解该问题的可行性和有效性。