复杂制造环境下的改进非支配排序遗传算法

针对柔性作业车间多目标调度问题,在考虑机器、操作人员等资源约束和交货日期不确定性的基础上,构建了以加工成本、客户满意度及生产总流程时间为目标函数的模糊调度数学模型。针对传统的加权系数方法不能很好地解决柔性作业车间调度多目标优化问题的缺点,提出改进的非支配排序遗传算法,采用改进的拥挤密度排序法改善同一非劣等级内个体的排序;提出自适应交叉和变异策略,克服了种群早熟化,改善了算法的收敛速度;采用改进精英策略保持种群多样性,改善了算法的搜索性能。将该算法应用于某机械公司的人机双资源多目标柔性车间模糊调度,仿真结果证明了该方法的有效性和可行性。     

基于分层蚁群遗传算法的多目标柔性作业车间调度方法

针对离散制造柔性作业车间实际工况,提出了一种基于分层蚁群遗传算法的柔性作业车间资源驱动的多目标调度方法,其基本特征是：基于连续生产中不同调度周期剩余或空闲资源等调度相关实时信息;基于完工时间和机床负荷等多目标;采用分层蚁群-遗传混合算法进行决策,通过逐步筛选,获得优化解。该方法特别适用于车间资源变化、任务执行情况变化、急件任务必须插入等情况下的动态调度。应用标准案例并设计相关组合案例进行了测试,与MOGV混合算法相比,25%的案例计算结果优于MOGV算法,最大完工时间减少5%~7%,62.5%的案例计算结果等同MOGV算法。因此,该智能调度方法不仅可以有效地取得对指定优先目标的最佳优化效果,且可自动获得多目标综合的最优解,智能调度效果显著。     

免疫算法求解多目标柔性作业车间调度研究

研究了多目标柔性作业车间调度问题,优化了设备分派方案。建立了多目标柔性作业车间调度的数学模型。提出了双种群双倍体自适应免疫算法,并用该算法求解某航空制造企业的多目标柔性作业车间调度问题,得到了优化调度方案。仿真结果表明,双种群双倍体自适应免疫算法是求解多目标柔性作业车间调度问题的有效算法。     

双资源约束的航天结构件车间生产调度方法

针对航天结构件生产调度过程中工序加工时间随操作人员能力级别而变化,关重件和关键工序特定设备和人员要求约束等问题,构建综合考虑关键设备和人员双资源约束的柔性车间作业调度数学模型,解决航天结构件生产设备资源维、人员资源维、工序信息维的描述。为实现双资源约束下的柔性调度,提出嵌套式蚁群-遗传混合算法,针对结构件加工工序设备和人员双资源选择问题,建立资源选择问题与蚁群并行搜索的映射关系,设计蚁群算法实现资源选择;为提高算法搜索性能,利用遗传算法求解当前蚂蚁资源选择下的调度问题,在避免人员资源使用冲突前提下实现设备加工工序的优化排序,使得关键设备利用率最大,总完工时间最短,并通过综合考虑蚁群和遗传算法阶段的求解目标进行蚁群算法信息素的更新,大大提高算法获得较优解的性能。最后,通过航天结构件车间实际案例进行算法测试,测试结果表明,嵌套式蚁群-遗传混合算法能有效地求解双资源约束的航天结构件车间生产调度问题,可降低资源总负荷,提高关键设备利用率,避免人员资源冲突,具有良好的综合调度性能。     

关键链约束理论解决柔性车间调度问题

柔性作业车间的调度难题一直以来都是NP难题,随着加工零件数量和机床数量的增加,调度优化难度将会以呈指数倍增长。本研究提出以约束理论为基础依托,选用最小临界比规则及遗传算法,结合各自的优点对柔性作业车间基于关键链进行调度优化,有效的解决了传统遗传算法容易陷入局部最优和最小临界比规则鲁棒性不强等问题。使设计的调度算法更加地符合车间真实的制造生产状况,改善了制造过程中资源设备利用率相对较低的问题,把设计的算法和传统遗传调度算法解决典型的柔性作业车间难题得到的结论相对比,验证设计算法的优势。     

改进NSGA-Ⅱ算法求解考虑运输约束的柔性作业车间节能调度问题

传统柔性作业车间调度通常忽略工件在机器间的运输时间和能耗,针对该问题建立了考虑运输约束与节能的柔性作业车间调度模型,并提出了改进的NSGA-Ⅱ算法求解该模型。首先,在柔性作业车间调度数学模型中设立最大完工时间、总延期、设备总负载、车间总能耗4个目标,并根据运输约束实现了调度模型矩阵编码、解码、交叉与变异,基于子代向最优解学习机制改进NSGA-Ⅱ算法迭代过程中易陷入局部最优解问题。最后,在考虑车间机器之间运输约束的前提下结合Kacem、Brandimarte算例对调度模型进行可行性分析,结果表明该模型与算法求解效率高,能有效解决车间运输约束导致的调度方案与实际加工偏差问题。     

低碳策略下的多目标柔性作业车间调度

为解决低碳策略下多目标柔性作业车间调度问题,在深入分析柔性作业车间多目标调度研究现状和不足的基础上,结合基于设备状态—能耗曲线的低碳策略,提出包括能源消耗、最大完工时间、加工成本和成本加权加工质量的多目标柔性作业调度模型。针对上述模型,设计了基于血缘变异的改进非支配排序遗传算法,该算法根据计算交叉染色体的血缘关系确定变异率,优化了交叉和变异策略,解决了算法的早熟问题。针对具体实例,构建了调度模型和算法,计算结果验证了算法的可行性和有效性。     

基于效率函数的双资源约束作业车间调度算法

目前对制造业领域作业车间调度问题研究中,仅考虑单一设备资源的传统作业车间调度问题已不能反应出实际作业车间的作业环境。根据实际作业车间多资源环境,建立了分别最小化生产完工期和超期时数为目标函数的设备和模具双资源约束作业车间调度模型,并采用基于效率函数的逆序调度算法对问题进行求解。最后,通过实例对算法进行验证并给出对比结果。     

柔性工作车间调度问题的多目标优化方法研究

针对各工件日标不同的多目标柔性作业车间调度问题,构建了以加工成本、加工质量及制造工期为目标函数的柔性作业车间调度多日标优化数学模型.针对传统的加权系数遗传算法不能很好地解决柔性作业车间调度多目标优化问题,提出采用改进的强度Pareto进化算法,对柔性作业车间调度问题进行多目标优化,从而得出柔性车间调度问题的Pareto综合最优解.最后,结合项目实施,以某大型空分装备企业的车间调度为例,证明了文中提出的方法能很好地解决柔性工作车间调度的多目标优化问题.     

基于制造资源动态组合的烟草卷包作业调度技术

针对烟草卷包生产线的振盘-机组-牌号复杂柔性生产约束,提出了基于制造资源动态组合的烟草卷包作业调度算法。系统地分析和建立了烟草生产过程中卷包作业调度的原则和约束,提出了基于首批订单的两阶段启发式调度思想;通过建立下达订单与生产订单关联的数据结构解决了多机组并行加工的难题;提出了基于多层次复合筛选的调度规则构建方法以提高作业计划的可行性;提出了基于规范的卷包机组动态组合方法以及基于工作日历的机组齐停算法,使生成的作业计划更加符合生产的实际需求。在此基础上开发了卷包作业调度系统并在工程实际中得到验证。     

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.     

基于可选工艺规划的优化调度研究

针对非稳定不平衡生产环境的可选工艺规划车间作业调度问题,提出一种结合工艺网络遍历优化和禁忌搜索算法和以成本、资源负荷率以及生产周期为目标的调度解决规划.使用约束规划方法对基于可选工艺规划的车间调度问题进行描述和建模,并基于ILOG的调度组件实现了算法.实践证明基于可选工艺规划的调度不仅可以大大提高生产调度的柔性,而且能够优化调度结果.     

分时电价下基于NSGA-Ⅱ的柔性作业车间绿色调度

通过规划绿色生产调度实现了时间、经济和能耗三者的协同优化。以柔性作业车间为背景,结合分时电价政策,构建了设备不同工作状态下的设备能耗成本计算模型;同时兼顾碳排放与订单交付等绿色生产车间管理要求,建立了包括最小化碳排放、能耗成本和最大完工时间在内的柔性作业车间绿色调度多目标优化模型;为避免算法过早陷入“早熟”并保持种群多样性,采用基于动态控制参数和改进精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解;最后,通过具体算例验证了所建立模型的可行性与改进算法的优越性。     

考虑充电的多AGV的作业车间调度问题

自动导引车(AGV)在生产车间的应用,给车间调度带来许多额外的需要解决的实际问题,如运输任务AGV分配、AGV电量约束、AGV数量约束等,使得其调度问题更加复杂和困难.针对多AGV运输工件的作业车间调度的特点和约束条件,建立了考虑充电约束的多AGV运输工件的作业车间调度模型,通过虚拟设备的方法设计了工件分配和AGV运输任务的两段染色体编码,设计了工件分配和AGV任务分配的集成解码方法,并设计了改进遗传算法进行求解,进一步分析了AGV数量、AGV电量和运输时间等因素对优化目标的影响,最后通过作业车间典型算例仿真验证了模型与算法的有效性.     

考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化方法

随着能源成本的飙升和环境日益恶化,实现节能生产的策略越来越受到制造企业的关注.在车间实际生产调度过程中,机床设备的故障与维护会影响车间调度方案的顺利执行,进而导致出现车间加工资源冲突、能耗增大和完工时间延长等问题.为减少实际柔性作业车间加工过程中出现由于机床故障而导致加工中断的情况,提出一种考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化方法.分析考虑设备预维护的柔性作业车间能耗特性,建立考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化模型,设计机床预维护策略,并在此基础上提出一种启发式框架下的调度算法对节能优化模型进行求解,通过不同方案的对比分析,验证所提方法的有效性.     

基于遗传算法和多智能体的染缸生产排产与动态优化设计

为解决小批量、多品种浸染生产不合理调度导致高能耗和多污染排放的问题,提出了一种基于遗传算法和多智能体染缸调度与动态优化的方法.该方法基于染缸车间制造执行系统、企业资源计划和过程控制系统实时数据,采用分层调度算法.其中静态层采用支持多产品的批处理、多染缸的非等同性、前期订单、订单交货期和切换成本等约束条件的遗传算法;动态层采用支持染缸运行状态的多智能体的协调动态优化算法.通过对生产过程中多约束条件和多动态变化因素的算法求解,获得染缸作业任务动态优化设计.仿真结果表明,与单纯遗传算法和人工调度相比,基于数据驱动的分层动态优化调度达到了染缸作业排产优化和污染减排的目标和实际应用的可行性.     

基于改进候鸟算法的柔性作业车间分批调度问题

为了将可变批次的调度策略应用于生产,以提高大规模柔性作业车间的生产效率和设备利用率,针对柔性作业车间可变子批问题的特点,建立了以最小化完成时间和最小化批次数目为优化目标的多目标柔性作业车间调度模型和析取图模型,提出一种改进的候鸟算法求解该问题.算法设计了精英分批和可行邻域结构两种策略用于提高算法的搜索效率.通过对比实验验证了可变批次划分策略的优势和所提算法的有效性.     

订单加急扰动下柔性生产车间动态完全重调度

为了提高订单加急扰动时柔性生产车间重调度的效率,提出了基于邻域拥挤度淘汰NSGA-II算法和优先加工通道的重调度方案。针对订单加急扰动下重调度问题,建立了减少车间能耗和完工时间的双重优化模型。构造了多目标优化问题的邻域,提出了基于邻域拥挤度淘汰NSGA-II算法的柔性车间静态调度方法。当订单加急扰动发生时,设计了基于优先加工通道的完全重调度方案。使用Kacem02标准算例对静态调度性能测试,文章算法的优化目标极值小于标准NSGA-II算法和混合NSGA-II算法,说明该算法的优化能力更强。订单加急扰动后,优先加工通道和滚动遗传算法均将加急订单完成时间由18 min提前到14 min,但是前者保持了整体完工时间不变,而后者整体加工时间由18 min增加到20 min,结果表明优先加工通道在柔性车间重调度中具有更好性能。     

基于生物免疫机理的智能调度系统建模与仿真

根据生物免疫系统的基本概念和免疫应答机理，构造了一种融生物免疫机理和专家系统为一体的生产调度模型，提出了基于工序约束的抗体优生方法和基于机床作业序列的抗体编码规则，介绍了基于生物免疫机理的智能生产调度关键算法，给出了作业车间生产调度案例及其多目标动态优化结果，通过生物免疫记忆，激增和抑制机理，基于工序约束的种子抗体优选方法和抗体进化约束性检验专家系统，有效地解决了大规模，多因素，多目标生产调度问题的求解效率和成功率。     

基于多层级优化模型的绿色车间分批调度方法

在柔性作业车间中，将绿色调度与分批调度结合，不仅是绿色性与经济性的指标集成，更是生产计划与调度的过程集成，具有相当的复杂性。而这种集成最有利于保障柔性作业车间的经济和环境效益的协调优化效果。为此，综合考虑柔性作业车间多层级组织结构和任务配置特点，提出了一种基于多层级优化模型的柔性作业车间绿色分批调度方法。并基于不同调度层次目标的差异及相互作用关系，开发了一种两级节能增效策略。利用模型约束构造不同层次调度模型的相关性，保证调度过程的一致性。设计了三种邻域搜索策略，利用NSGA-Ⅱ和邻域搜索的混合算法构造Pareto解集，最后通过TOPSIS寻出最优解。最后，通过实例验证了该方法的优越性，相较于经典NSGA-Ⅱ的期望成本、机床最大负荷、待机能耗和Makespan减少了9.3%、15.2%、20.9%和12.8%。