求解低碳车间调度问题的改进鲸鱼算法

针对传统柔性作业车间调度问题只考虑完工时间,设备利用率,完工成本等因素的局限,构建了以碳排放成本和完工时间成本加权和最小为目标的低碳柔性作业车间调度问题模型,并设计了一种改进的鲸鱼优化算法对其进行求解。首先,采用等长的两段式编码方式来表示柔性作业车间调度问题,引入基于ROV规则的转换机制,实现鲸鱼个体位置向量与调度解之间的相互转换。其次,采用基于一定比例的全局搜索、局部搜索和随机搜索的混合式种群初始化方法,生成一定质量的初始种群,同时设计了非线性收敛因子和自适应惯性权重系数来加强算法协调全局搜索和局部寻优的能力。再次,引入自适应调整搜索策略以提高算法跳出局部最优的能力。最后,通过实验数据验证了改进鲸鱼算法在求解低碳柔性作业车间调度问题方面的有效性。     

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。     

一种基于改进NSGA-Ⅱ的多目标绿色柔性作业车间调度方法

针对多目标绿色柔性作业车间调度问题,建立了以最小化最大完工时间、总负荷和总能耗为优化目标的多目标优化模型,提出了一种带有自适应交叉变异算子和学习机制的改进NSGA-Ⅱ多目标优化算法。该算法通过机器和工序的两级编码机制,使用基于全局、局部和随机选择的非支配排序选择策略得到初始种群;采用具有自适应算子的混合交叉变异策略进行迭代,提高算法的全局搜索能力;引入分布函数来改进精英保留策略提高种群的多样性;通过学习机制进行邻域搜索提高算法的局部搜索能力。最后,采用基准测试算例Brandimarte以及Kacem数据集对算法进行测试,结果表明采用改进的NSGA-Ⅱ算法求解多目标绿色柔性作业车间调度问题具有求解精度高、收敛速度快以及解集多样性好的优点。     

求解作业车间调度问题的广义粒子群优化算法

为克服传统粒子群优化算法在解决组合优化问题上的局限性,分析了其优化机理,并在此基础上提出了广义粒子群优化模型。按照此模型提出了一种求解作业车间调度问题的广义粒子群优化算法。在本算法中,利用遗传算法中的交叉操作作为粒子间的信息交换策略,利用遗传算法中的变异操作作为粒子的随机搜索策略,而粒子的局部搜索策略则采用禁忌搜索来实现。为了控制粒子的局部搜索以及向全局最优解的收敛,迭代过程中交叉概率以及禁忌搜索的最大步长都是动态变化的。实验结果表明,本算法可有效地求解作业车间调度问题,验证了广义粒子群优化模型的合理性。     

应用混合蚁群算法求解模糊作业车间调度问题

为解决蚁群算法求解时间过长和易陷入局部最优的问题,提出了一种求解模糊作业车间调度问题的混合算法,该算法将蚁群算法用于全局搜索.为了提高搜索效率,根据作业车间调度问题解的特征,提出一种基于关键工序的邻域搜索方法,并使用此邻域搜索方法的禁忌搜索算法嵌入蚁群算法.利用禁忌搜索算法较强的局部搜索能力,提高了蚁群算法的优化能力,改善了作业车间调度问题解的质量.实验结果验证了该混合搜索算法的有效性,其优化效果优于并行遗传算法和禁忌搜索算法.     

基于改进人工鱼群算法的柔性作业车间调度

提出了一种基于改进人工鱼群算法的柔性作业车间调度问题的求解方法。该方法针对基本人工鱼群算法后期搜索盲目性大、精度不高的不足,在分析算法各个参数影响的基础上,提出了步长参数分解和采用柔性参数设置等改进策略,并在算法后期融入局部遍历搜索,提高了算法寻优能力和寻优精度。标准MK算例和对比试验表明了改进人工鱼群算法对求解柔性作业车间调度问题的有效性。     

改进细菌觅食算法求解柔性作业车间调度问题

针对柔性作业车间调度问题的NP难特性,提出一种改进的细菌觅食优化算法。采用集成法策略同时求解柔性作业车间调度问题的机器分配和工序调度子问题。将细菌个体表示为工序串,建立问题和算法的映射关系;分别针对普通细菌个体和当前最优个体设计了多重趋化操作,以增强算法的局部搜索能力;复制操作设置繁殖阈和死亡阈,以提高对历史经验的继承程度;迁移/驱散操作中,结合改进的LPT启发式规则,提出带倾向性的迁移/驱散操作方式。采用正交试验对算法的重要参数进行了优化配置,通过搜索算子优化效果对比实验证明了正交试验的结论;进行了收敛性能对比实验,证明算法具有优秀的全局开发能力和局部探索能力;典型算例实验结果表明,该算法能够有效求解柔性作业车间调度问题。     

基于Pareto优化的离散自由搜索算法求解多目标柔性作业车间调度问题

针对多目标柔性作业车间调度问题搜索空间的离散性和求解算法的收敛性,提出一种基于Pareto优化的离散自由搜索算法来求解多目标柔性作业车间调度问题。在建立基于Markov链数学模型的基础上,证明了算法以概率1收敛;引入首达最优解期望时间来分析算法收敛速度,并分析了算法时间复杂度。采用基于工序排序和机器分配的个体表达方式,在多目标柔性作业车间离散域,利用自由搜索算法在邻域小步幅精确搜索和在全局空间大步幅勘测进行寻优;通过自由搜索算法自适应赋予个体各异辨别能力和Pareto优化概念来比较个体优劣性,不仅保留优化个体,而且使个体寻优方向沿多目标柔性作业车间调度问题Pareto前沿逼近。通过对搜索过程中产生的伪调度方案进行可行性判定,以确保调度方案可行。采用10×10FJSP和8×8FJSP问题的实例进行寻优测试,验证了所提算法的可行性和有效性。     

多目标离散灰狼优化算法求解作业车间节能调度问题

针对作业车间节能调度问题,建立了一种以优化总能耗和工件最大完工时间为目标的节能调度模型,并提出一种多目标离散灰狼优化算法进行求解.根据问题的特点,首先采用离散整数编码方式,利用调度规则生成初始种群;其次引入一种基于跟踪模式和搜寻模式的双模式并行搜索方法,并在搜索过程中动态调整两种模式下个体的数目,以协调算法全局和局部搜索能力;为了使算法适用于多目标离散调度问题,在跟踪模式下提出一种基于交叉操作的离散个体更新方法,在搜寻模式下提出一种基于记忆池机制和邻域结构的离散个体更新方法.对40个作业车间调度问题基准算例进行改造,并验证了所提算法的有效性.     

基于改进粒子群算法求解分布式多工厂生产调度问题

为解决分布式多工厂生产调度问题,将其转化为分布式柔性车间调度问题,设计了基于二阶振荡的随机权重混合粒子群算法,以最小化、最大完工时间为目标,将柔性作业车间调度问题嵌套于分布式调度方式中进行求解,利用随机权重来平衡全局和局部搜索能力,运用学习因子的二阶振荡提高全局搜索能力,并通过算例仿真验证了该算法的有效性和优越性.     

面向Job Shop调度的算法融合方法研究

提出一种算法融合方法,解决单一算法求解Job Shop调度问题存在的不足,提高这类问题的求解质量。在融合方法中,采用遗传算法和蚁群算法进行并行搜索;根据Job Shop调度问题解的特征,提出基于关键工序的邻域选择方法,并将基于这种邻域选择方法的禁忌搜索算法作为局部搜索算法,加强了遗传算法和蚁群算法的局部搜索能力。采用算法融合方法构造的优化算法对13个难解的benchmarks问题实例进行求解,在较短的时间内,得到的十次实验结果的makespan最优值和平均值优于并行遗传算法(PGA)和TS算法。采用算法融合方法构造的优化算法具有较强的搜索能力,说明提出的算法融合方法是有效的。     

[工艺规划与装配线平衡]两阶段混合算法求解集成工艺规划与调度问题

提出了求解集成式工艺规划与车间调度问题的两阶段混合算法。在工艺规划阶段,使用遗传算法为每个工件生成可选的近优工艺路线集,动态地为车间调度阶段输入已确定的工艺路线;在车间调度阶段,使用蜜蜂交配优化算法快速寻优,设计了蜂王婚飞的流程以保证算法的全局搜索能力,构建了基于不同邻域结构的工蜂培育幼蜂局部搜索策略。使用基准测试集对提出的方法进行验证,并与现有算法进行对比,计算结果证明了提出方法的有效性。     

Flexible job shop scheduling with tabu search algorithms

This paper presents a tabu search algorithm that solves the flexible job shop scheduling problem to minimize the makespan time. As a context for solving sequencing and scheduling problems, the flexible job shop model is highly complicated. Alternative operation sequences and sequence-dependent setups are two important factors that frequently appear in various manufacturing environments and in project scheduling. In this paper, we present a model for a flexible job shop scheduling problem while considering those factors simultaneously. The purpose of this paper is to minimize the makespan time and to find the best sequence of operations and the best choice of machine alternatives, simultaneously. The proposed tabu search algorithm is composed of two parts: a procedure that searches for the best sequence of job operations, and a procedure that finds the best choice of machine alternatives. Randomly generated test problems are used to evaluate the performance of the proposed algorithm. Results of the algorithm are compared with the optimal solution using a mathematical model solved by the traditional optimization technique (the branch and bound method). After modeling the scheduling problem, the model is verified and validated. Then the computational results are presented. Computational results indicate that the proposed algorithm can produce optimal solutions in a short computational time for small and medium sized problems. Moreover, it can be applied easily in real factory conditions and for large size problems. The proposed algorithm should thus be useful to both practitioners and researchers.     

柔性作业车间多自动导引小车和机器的集成调度

针对含有AGV的柔性作业车间调度问题,提出基于时间窗和Dijkstra算法的混合遗传算法。建立了AGV/机器的双资源调度数学模型;采用3种解决策略处理多AGV路径规划冲突和碰撞;为了将机器和AGV调度集成考虑,设计了三链式编码结构及AGV编码链的交叉、变异算子,同时在遗传算法的解码操作中将Dijkstra算法与时间窗原理相结合,以精确地为任务小车规划出一条无碰撞无冲突的最短路径;算例对比验证了该算法的可行性、有效性和优越性。     

带准备时间的柔性流水车间多序列有限缓冲区排产优化问题

针对带准备时间的柔性流水车间多序列有限缓冲区排产优化问题,提出一种改进的紧致遗传算法（Improved compactgenetic algorithm,ICGA）与局部指派规则结合的方法来解决该问题。全局优化过程采用改进的紧致遗传算法,为了克服紧致遗传算法（Compact genetic algorithm,CGA）易早熟收敛的问题,提出一种基于高斯映射的概率模型更新方式,在保持紧致遗传算法快速收敛特性的前提下,扩展了种群中个体的多样性,增强了算法进化活力。为减少生产阻塞和降低准备时间对排产过程的影响,设计了多种局部启发式规则来指导工件进出多序列有限缓冲区的分配和选择过程。采用某客车制造企业中的实例数据进行测试,测试结果表明,改进的紧致遗传算法与局部指派规则配合使用,能够有效解决带准备时间的柔性流水车间多序列有限缓冲区排产优化问题。     

一种解决有AGV小车约束的车间智能调度问题的算法

考虑AGV小车在车间调度中只参与运输工件的特点和小车的运输路线对工件工艺路线选择的影响，分析了在机床／AGV小车双资源约束下的车间调度问题，讨论了AGV小车在车间调度中的调度机制。在分析问题的基础上建立了有AGV小车参与调度的车间调度问题的数学模型，并提出了基于遗传算法的机床／AGV小车的调度算法，论述了编码、选择和变异操作的规则，提出了工序特征的交叉算子。仿真结果表明，该算法是可行的，可以获得比较好的效果，为在AGV小车约束下的车间调度提供了一种有效的实践途径。     

混合离散蝙蝠算法求解多目标柔性作业车间调度

针对以最大完工时间、生产成本和生产质量为目标的柔性作业车间调度问题,在研究和分析蝙蝠算法的基础上,提出一种混合离散蝙蝠算法。为了提高求解多目标柔性作业车间调度问题的混合离散蝙蝠算法的初始种群质量,在通过分析初始选择的机器与每道工序调度完工时间两者关系的基础上,提出一种优先指派规则策略产生初始种群,提高了算法的全局搜索能力。同时采用位置变异策略来使得算法在较短的时间内尽可能多地搜索到最优位置,有效地避免了算法早熟收敛。在计算问题的目标值上面,首次提出时钟算法。针对具体实例进行测试,试验数据表明,该算法在求解柔性作业车间调度问题上有很好的性能,是一种有效的调度算法,从而为解决这类问题提供了新的途径和方法。     

含精英策略的小生境遗传退火算法研究及其应用

针对传统遗传退火算法的缺陷,提出了小生境遗传退火算法,该算法引入小生境技术,避免了搜索初期有效基因的缺失,保证了解的多样性;引入了自适应双点交叉和互换变异策略,克服了算法交叉和变异概率固定不变导致的求解过程较长和易收敛于局部最小值的缺陷;引入精英保留策略,有效地避免了最优解的丢失,加快了进化速度;通过3个经典函数测试,并将其应用于Job Shop调度问题,仿真实验结果表明:新算法有效克服了停滞现象,增强了全局搜索能力,比遗传算法和传统遗传退火算法的寻优性能更佳。     

A hybrid genetic algorithm for integrated process planning and scheduling problem with precedence constraints

Process planning and scheduling are two important functions in a modern manufacturing system. Although integrating decisions related to these functions gives rise to a hard combinatorial problem, due to the impressive improvement in system performance which is resulted through this integration, developing effective methods to solve this problem is of great theoretical and practical importance. In this research, after formulating the integrated process planning and scheduling problem as a mathematical program, we propose a hybrid genetic algorithm (GA) for the problem. In the proposed algorithm, problem-specific genetic operators are designed to enhance the global search power of GA. Also, a local search procedure has been incorporated into the GA to improve the performance of the algorithm. The model considers precedence relations among job operations, based on which feasible process plans for each job can be represented implicitly. A novel neighborhood function, considering the constraints of a flexible job shop environment and nonlinear precedence relations among operations, is presented to speed up the local search process. In experimental study, the performance of the proposed algorithm has been evaluated based on a number of problems adopted from the literature. The experimental results demonstrate the efficiency of the proposed algorithm to find optimal or near-optimal solutions.     

基于新型邻域结构的混合算法求解作业车间调度

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种融合新型邻域结构的混合求解方法。混合算法由具有全局搜索能力的遗传算法和基于邻域结构的邻域搜索算法构成。在邻域结构的设计中,研究了基于甘特图的工序头尾长度计算方法,以及关键工序查找方法。通过分析已有各种邻域结构及相关理论性质,指出邻域结构的根本在于引导关键工序对机器空闲时间进行利用,并将利用方式分为两种情况:直接利用和间接利用。综合两种利用方式,科学指导关键工序的移动,根据关键工序的类型定义相应的移动操作,使其移动范围突破了工序块的内部、紧前、紧后位置限制,扩大了有效移动范围。结合43个基准算例进行测试分析,验证了所提算法具有良好的求解性能。此外,所设计的邻域结构可以进一步融合其他智能算法求解JSP问题。