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。     

基于排队网的柔性装配线设备优化配置方法

针对面向资源的工程订货生产方式下柔性装配线生产系统的设备配置问题,以最小化设备投资成本为目标,建立了具有系统产能(产出率)和订单交货期(生产周期)双重约束的优化模型。由于该优化问题是一个随机非线性的整数规划问题,首先基于具有有限缓冲区的开排队网建模方法,提出扩展近似计算的方法求解系统性能指标值,并给出缓冲区容量配置与设备配置的约束关系。然后提出一种启发式优化算法求解设备优化配置方案。最后设计两类算例,算例一将扩展近似法的求解结果与仿真进行对比,验证了扩展近似法的精确性;算例二通过案例的求解确定合理的设备配置优化方案。     

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。     

具有前成组约束的两阶段柔性流水车间的启发式算法

以模具加工车间为背景,分析具有前成组约束的两阶段柔性流水车间的特点,在对前成组约束进行定义和数学描述的基础上,以最少化最大完工时间为目标,建立具有前成组约束的、工件批量到达的两阶段柔性流水车间调度问题的数学模型,并且在第一阶段由两个成组加工单元构成;接着针对这一模型,提出一种启发式求解算法H′;运用数学分析的手段,给出该算法优化结果的一个下界;设计大量的实例测试集,将启发式算法H′与其他三种改造后的经典启发式算法进行性能比较,不仅验证启发式算法H′的有效性,而且还发现随着任务规模的增大,启发式算法H′的优越性更加明显,这一结论对H′算法在模具加工车间调度上的应用具有重要意义。     

含批处理机和多工件族的混合流水车间问题

为了提高设备的协同作业能力,基于采用双40岸桥和边装边卸工艺的集装箱作业系统,提炼出新的三阶段混合流水车间问题。其中,第一阶段和第三阶段有多台批处理机和非批处理机,第二阶段为非批处理机;各阶段之间无缓冲区;存在进口箱和出口箱等工件族,都依次经历三个阶段,不同工件族工件在第一阶段和第三阶段由不同类型机器加工。以最小化总完工时间为目标函数,对该问题建立混合整数线性规划模型,提出基于设备状态变迁的协同算法,根据第二阶段设备状态变化和批处理优先,动态构建工件在三阶段混合流水车间中的加工路径,以尽量减少工件在第二阶段的准备时间和其他阶段的阻塞时间。仿真实验和算法间隙分析表明,所提算法能够快速获得较好的近优解。     

基于公共缓冲区的柔性流水车间缓冲区动态增容排产方法

实际制造企业通常通过设置公共缓冲区的方法,以此缓解柔性流水车间有限缓冲区容量限制带来的生产堵塞问题,由于公共缓冲区的存在会提高柔性流水车间排产的复杂度,因此提出一种基于模拟退火的类电磁算法(Electromagnetism-like Mechanism algorithm based on Simulated Annealing algorithm,SAEM)与局部调度规则相结合的方法,用以解决这类排产问题。首先建立同时具有有限缓冲区和公共缓冲区的柔性流水车间数学模型;其次由于工件的转运时间代价不能忽略不计,设计局部调度规则来控制工件在生产线上的移动过程,减少转运时间代价对生产过程的影响;最后将引入模拟退火算法思想的类电磁算法作为全局优化算法并与局部调度规则相结合,对同时具有有限缓冲区和公共缓冲区的柔性流水车间进行排产。采用3种不同规模的实例数据进行仿真实验,实验结果表明:在与局部调度规则结合的前提下,SAEM在对优化目标和各评价指标的改善方面均优于标准类电磁(Electromagnetism-like Mechanism,EM)算法和紧致遗传算法(Compact Genetic Algorithm,CGA)。     

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。     

基于SP-MCTS算法的混合流水车间机器人调度

针对混合流水车间存在并行设备、物料机器人和设备约束等导致调度过程复杂化的问题,提出融合标准差的选择策略、单分支扩展和启发式规则模拟的改进型SP-MCTS算法。该算法将混合流水车间机器人调度问题转化成搜索车间状态演变用时最短的分支路径问题,并利用马尔科夫决策过程建立混合流水车间机器人调度问题的动态模型。优化过程中,运用选择策略评估各分支收益,选择高潜力分支进行探索,并扩展多次遍历的分支节点,最后以启发式规则模拟探索,获取调度解集。另外,搜索中通过剪枝法缩小搜索宽度,单分支扩展法避免多次同路径探索,有效利用计算资源;最后,采用基准算例进行算法测试,验证了所提算法在多工序、多设备的混合流水车间调度问题求解方面的优越性。     

基于多规则设备分配及工序排序的FJSP多目标集成优化方法

为降低柔性作业车间调度多目标优化的复杂度,提高优化效率,提出一种基于多规则设备分配及工序排序的柔性作业车间调度多目标集成优化方法.建立了一类以完工时间、设备最大负荷、设备总负荷以及制造成本为优化目标的柔性作业车间调度多目标优化模型;针对模型的组合爆炸特点,为降低其复杂度,提出一种将多规则设备分配及工序排序相结合的集成调度思想;为进一步提高求解效率,提出一种面向对象数据处理技术用于处理各实体之间的数据交换;基于改进的非支配排序遗传算法思想,提出了基于多规则设备分配及上序排序的柔性作业车间调度多目标集成优化算法.通过仿真对比与应用验证了所提方法的有效性.     

配置有限缓冲区的缸体生产线平衡优化

针对多工序生产线出现的不平衡问题,优化合理的缓冲区配置将是有效解决途径之一。文中基于双工位单缓冲区分解方法,将多工序生产线分为多个连续子系统,并建立最小化工件平均生产加工时间优化目标模型。采用模拟退火算法求解优化模型,得到各工位间的缓冲区容量配置。最后本文以柴油发动机缸体U型加工生产线为研究对象,并运用Plantsim仿真进行方法有效性验证。     

重型机械加工车间天车调度问题过程仿真与优化

天车作为重型机械加工车间主要的物料搬运设备,其调度方法直接影响生产的连续性和生产效率。重型机械加工车间天车调度是典型的多机多任务问题,以完成生产任务为目标建立基于免疫遗传算法的仿真模型和天车调度优化方法。该模型结合过程仿真与启发式算法有效解决天车调度过程中由于空间约束导致的多机多任务冲突,通过免疫算法的免疫机理对各近似最优解进行动态邻域搜索,维持了群体多样性,实现了多峰值收敛,使调度方案有效可行。最后通过实例仿真验证了该天车调度优化方法的可行性和有效性。     

考虑设备多状态的缸盖生产线性能分析与优化

为实现发动机缸盖生产线的性能提升和成本管控,提出一种考虑设备多状态的发动机缸盖生产线性能分析与缓冲区配置优化方法。首先,采用马尔可夫模型揭示设备多状态与缓冲区库存的变化规律,建立了生产线可用度与缓冲区容量的耦合模型。其次,构建了以生产线可用度和缓冲区配置成本为目标的多目标优化模型,并采用NSGA-Ⅱ算法求解优化模型。最后,通过案例证明所提方法能提高缸盖生产线的生产性能并降低缓存区配置成本。     

考虑运输时间窗的批—离散混合流水车间调度

为提高船舶分段生产效率,研究从分段涂装作业中提炼出的考虑运输时间窗的两阶段混合流水车间调度问题。其中第一阶段含多台批处理机、第二阶段含多台离散机。批处理机能同时处理多个工件,因而同一批次的工件在批处理阶段具有相同的开始作业和完成作业时间。两阶段之间存在有限等待时间和运输能力约束,并且阶段间的运输过程只能发生在特定运输时间窗内。以最小化最大完工时间为优化目标,同时考虑分段在冲砂车间的排布建立数学模型,提出一种混合多种启发式规则的差分进化算法。实例验证和数值分析表明,所提算法能在可接受运行时间内获得较满意的近优解,为分段涂装调度问题提供有效的解决方案。     

基于仿真的某印制电路板钻孔车间缓存区容量优化

针对某印制电路板(PCB)钻孔车间,研究其缓冲区容量的优化问题.首先,根据钻孔车间的实际生产情况,在Plant-Sim?ulation软件中建立相应的仿真模型.然后,在仿真模型中嵌入模拟退火算法,在满足系统平均产出率与平均生产周期的约束的情况下,优化缓存区的容量.最后,设计了仿真实验,对利用模拟退火算法求解的结果进行了分析.该仿真优化模型为PCB钻孔车间的缓存区容量优化提供了一种有效方法,对该类车间的规划设计具有一定的参考和指导意义.     

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。     

板式家具高速自动分拣系统出库及打包调度策略

为提升定制家具自动分拣系统出库及包装作业的整体效率,根据出库及包装作业的工作特点,将出库打包问题抽象为一类板件处理具有优先顺序约束及机器约束的三阶段柔性装配流水车间调度问题。在对各约束进行定义和数学描述的基础上,以最大出库完工时间、包装工位最大完工时间、板件平均等待时间三者加权和最小化为优化目标,建立了板件处理具有优先顺序约束和机器约束的三阶段柔性流水车间调度问题的数学模型;针对该模型,构造了一种启发式求解算法H~*。为验证算法的有效性,基于裂区试验设计的思想生成大量算例,并将启发式算法H~*与构造的9种组合规则算法、5种元启发式算法进行性能比较。结果表明,H~*算法可高效地获得高质量的解。     

融合启发式规则和文化基因算法的多缓冲炼钢—连铸生产调度

针对炼钢连铸生产多缓冲多约束的特点,基于浇次调度提出一种混合启发式规则与文化基因算法的调度方法。建立了炼钢连铸生产调度模型,提炼出有限、无限和可加工三类缓冲区。提出浇次内和浇次间两种启发式规则,通过缓冲区分配和定时来保证同一浇次内的生产顺行和各浇次间的准备时间约束。设计了文化基因算法,将启发式规则融进初始化和解码过程,构造基于优先组合矩阵的变邻域搜索算子改进其局部优化。通过某炼钢厂的实例及随机实验表明所提方法有效,且具有优异的局部拓展与全局优化能力。     

两阶段车间物料越库配送及其启发式算法

为降低车间备膳区的占地面积,在两阶段车间物料配送上采用越库模式,其优化目标为最小化延迟时间。通过对两阶段车间物料越库配送问题的特性分析,建立了混合整数数学规划模型,并提出了基于最早交货期的启发式算法。运用Matlab8.0软件对所提出的基于最早交货期的启发式算法与基于约翰逊规则的启发式算法进行比较。结果表明,所提出的基于最早交货期的启发式算法对于求解两阶段车间物料越库配送问题的最小化延迟时间具有一定的优化作用。     

多级车间生产计划和调度的集成优化

针对一类多级制造系统建立了生产计划和调度的集成优化模型。该多级制造系统为三种类型车间的一个串联,主要有作业车间、并行生产车间和流水车间,且终端产品和上游车间制造的零部件之间为装配关系,因此生产关系十分复杂。在分析批量生产特点的基础上给出了一个批量动态分割合并算法,并构造了一个基于遗传进化的启发式算法对该模型进行求解。与递阶分解方法的比较试验表明所提出的集成优化方法是有效的。     

任务驱动的保障活动时间优化

针对装备后勤保障任务的复杂性,建立了装备群执行任务过程中产生的多设备保障任务需求模型;在该模型的基础上,根据保障活动时间影响因素的不确定性,应用随机网络图建立了任务驱动的保障活动时间计算模型;以保障时间最短为优化调度目标,根据平时保障与战时保障的不同特点,将单装备多项目和多单元多项目两种随机保障活动调度优化抽象为改进的置换流水车间调度模型,并利用改进的启发式算法进行模型求解.结合实例验证了保障活动时间优化模型的有效性.