作业车间调度的空闲时间邻域搜索遗传算法

针对最小化最大完工时间的作业车间调度优化问题,提出一种基于空闲时间的邻域搜索遗传算法。通过对不同解码方式的分析,设计了一种基于空闲时间的邻域结构及其邻域搜索方法;分析了同一机器上相邻两工序间的空闲时间,给出最大限度查找关键工序相关机器空闲时间的方法;查找关键工序前后的机器空闲时间,在保证可行解的条件下,移动关键工序到空闲时间位置实现邻域搜索;给出同一台机器上任意两个工序位置相对移动时保证可行解的工序移动条件及证明。将基于机器空闲时间的邻域搜索方法融入遗传算法,采用典型算例进行测试,与文献中不同算法的求解结果进行比较,验证了所提方法的有效性。     

柔性作业车间调度的改进邻域结构混合算法

针对柔性作业车间调度问题,以优化最大完工时间为目标,提出一种融合改进邻域结构的混合算法。柔性作业车间调度问题机器选择是工序排序优化的前提和基础,因此,将邻域结构分两级进行:第一级跨机器移动工序,第二级同机器移动工序。对同机器移动工序方面进行了改进,结合关键工序的类型定义了相应的移动操作,对已有邻域结构进行了无效移动的精简和有效移动的扩展,提高了邻域结构的精准有效性。给出了邻域结构相应的近似移动评价方法,综合考虑算法的全局搜索能力和局部搜索能力,设计了柔性作业车间调度问题求解算法。通过采用基准算例进行测试,验证了所提方法的有效性。     

一种求解柔性作业车间调度问题的鲸鱼群优化算法

针对最小化最大完工时间的柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem,FJSP),提出了一种新型元启发式算法,鲸鱼群算法(Whale swarm optimization algorithm,WSA),该算法以"较优且最近"的鲸鱼引导和利用超声波强度来控制鲸鱼个体移动范围的迭代方式,在求解各类标准函数时显示出了其在全局搜索能力和维持种群多样性方面的优越性。采用两段式编码方法将FJSP描述为机器选择和工序排序两个子问题;引入转换机制实现FJSP的离散调度解与连续的鲸鱼个体位置向量之间的相互转换,然后利用WSA完成种群的迭代更新和寻优。最后,通过实验数据验证了WSA在求解FJSP方面的有效性。     

求解作业车间JIT调度问题的VNS/MP混合算法

针对作业车间准时制调度这类复杂的非正规性能指标调度问题,基于机器加工序列和工序开工时间的两阶段优化策略,提出一种结合变邻域搜索和数学规划的混合调度算法。在变领域搜索的每次迭代过程中,通过在Swap和Insertion两类邻域结构内跳转搜索获得较优的机器加工序列,由此松弛了调度模型中最难满足的机器析取约束;然后调用数学规划方法对当前机器加工序列上的各工序开工时间进行优化计算。以引导工序向各自交货期靠拢为邻域设计原则,提出以紧邻工序对为移动对象的Swap和Insertion邻域结构;为增加搜索空间的多样性,变领域搜索中的局域搜索算法采用基于调度目标值容许偏差的阈值接受策略。对72个准时制调度的Benchmark算例的仿真结果表明,变领域搜索/数学规划混合算法获得了35个算例的已知最好解,并且更新了其中25个算例的已知最好解。     

融合路径重连的混合算法求解作业车间调度问题

针对作业车间调度问题,以优化最大完工时间为目标,提出一种融合路径重连、邻域结构和遗传算法的混合算法。邻域结构能够指导工序的移动,大大减少搜索时间,提高搜索能力;路径重连作为邻域结构的一种有效弥补方式,通过探索高质量解及其逆解之间的差异,生成一系列路径解,对路径解进行评价,选择较好的解进入下一代,可以进一步提升算法性能。结合作业车间调度问题的43个基准算例进行仿真分析,验证了所提算法具有良好的求解性能。     

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。     

基于极限调度完工时间最小化的机器选择及FJSP求解

为提高柔性作业车间调度问题求解的遗传算法的初始群体质量,通过分析机器选择与调度完工时间的关系,提出一种基于极限调度完工时间(Climit)最小化的机器选择初始化方法。采用机器选择链和工序顺序链双链结构编码,初始化机器选择链时,宏观上采用全局选择和局部选择分别侧重于实现对最大机器负荷和最大工件加工时间指标的优化;微观上采用随机次序取代工件工艺顺序选择工序,在考虑可选机器负荷的基础上进一步比较加工时间选择机器,兼顾最大机器负荷和最大工件加工时间指标的优化。对基准算例机器选择结果进行分析和基于遗传算法求解,验证了所提方法的有效性。     

基于改进Jaya算法的柔性作业车间调度问题

鉴于柔性作业车间调度问题(FJSP)是广泛存在于制造企业实际生产过程中的复杂NP-hard组合优化问题,针对FJSP的特点,结合Jaya算法与禁忌搜索算法的各自优势,提出一种改进Jaya算法求解该问题.在该算法中,根据离散的Jaya算法公式提出一种扩展离散Jaya算法操作机制,设计了Jaya迭代候选解集方法以及结合相似度和最大完工时间的选择策略,保证了种群的多样性并提高了Jaya算法的搜索能力;提出融合M.G.和N7两种邻域结构的禁忌搜索算法,使混合算法在分散搜索和集成搜索之间达到平衡.通过测试著名的FJSP基准问题,显示了所提算法在质量方面优于当前文献,并通过实验验证了算法的有效性和优越性.     

考虑工件移动和成本的多目标柔性作业车间调度问题优化研究

针对考虑工件移动时间约束的柔性作业车间调度问题,构建了以加工总成本和最大加工时间最小为目标的数学模型并用改进遗传算法求解。针对柔性作业车间调度问题(FJSP)特性,算法中采用基于工序的集成编码操作,实现工序排序和机器匹配的内在关联并由此产生可行的调度方案;根据编码结构设计了有效的交叉和变异操作,从而避免了非法调度解的出现;为克服遗传算法的早熟收敛和减少调度开销,用贪婪解码算法生成主动调度、设计了自适应变异规则并采用混合子代产生模式提高染色体适应值。最后通过测试问题的求解及数值分析,证明了算法和模型的有效性及鲁棒性。     

作业车间类型多机器人制造单元调度算法

针对带多台机器人的作业车间类型机器人制造单元调度问题的特点,研究了以最小化最大完工时间为优化目标、将邻域搜索策略与启发式规则相结合的混合遗传算法,建立了作业车间类型多机器人制造单元调度问题的数学优化模型和析取图模型。基于析取图关键路径,采取移动机床块、交换机器人块、调整任务分配来构建搜索邻域;用启发式搬运工序插入法和启发式搬运任务分配法相结合的三层调度方法初始化种群;将基于邻域结构的局部搜索算法和基于三层调度的遗传算法相结合,有效实现问题的求解。通过基准算例测试表明,混合遗传算法有效并优于其他算法。