具有双重时间窗约束的作业车间调度算法

为解决实际生产调度中等待时间受限引起的工件加工时间窗约束和设备能力有限引起的机器可加工时间窗约束,以工件完工率最大为优化目标,建立了具有双重时间窗约束的作业车间调度模型,提出了求解该模型的基于启发式规则的禁忌搜索算法。在分析优化目标与约束条件关系的基础上,提出了工件选择和机器分配的启发式规则,并利用启发性规则生成初始调度方案;设计具有块邻域结构的禁忌搜索算法,减小了邻域规模,通过迭代优化最终获得较优的调度方案。选择多种不同规模的算例与传统算法进行对比分析,实验结果表明了所提算法的可行性和有效性。     

基于多重约束整合模型的航空油料调运优化

为提高航空油料的调运效率和节约调运成本,提出了基于多重约束整合模型的优化调运方法。在分析航油调运模式及调运基本原则的基础上,对调运问题进行了简化假设。基于网络优化、运输问题等相关理论,对航油调运的路线可靠度约束、费用约束、时间约束和运力约束进行数学描述和模型构建,给出了基于多重约束的整合算法及求解步骤。通过D ijkstra算法和表上作业法对所构建的模型进行了实例分析。结果表明该模型准确有效地解决了调运优化问题。     

基于变邻域搜索的热轧圆钢批量调度多目标优化方法

针对热轧圆钢的批量调度问题,考虑实际生产中工艺规程和交货期对轧制单元连续加工的影响,建立了以最小化设备调整时间、拖期生产惩罚和钢种跳跃惩罚为优化目标的数学模型,并设计了一种嵌入EDD规则的变邻域搜索算法。算法首先结合模型的约束特征,采用约束满足技术生成初始解;根据实际生产需求,将最小化设备调整时间作为主要目标,设计变邻域搜索算法实现目标优化,其中,运用混合算子构造邻域结构和局部搜索,并引入模拟退火接受准则来控制迭代过程中产生的新解;同时,为了最小化拖期惩罚和钢种跳跃惩罚,在求解过程中嵌入了EDD规则以及钢种排序规则。实验结果表明,模型和算法是可行且有效的。     

堆垛约束下基于偏序的路径优化时间窗松弛方法

在求解车辆路径优化问题时,通常使用时间窗对任务之间的偏序关系进行建模,设计带时间窗约束的路径优化模型与算法,然而时间窗约束与偏序约束是不等价的．在集装箱码头堆垛作业背景下,针对时间窗约束的路径优化模型,提出将时间窗约束转化为偏序约束的松弛方法,并据此设计偏序约束的路径优化模型．在分支定界算法框架下,研究时间窗约束与偏序约束之间的关系,对两种模型的特征进行分析．采用Solomon数据集进行数值分析,验证两个模型在寻优能力与性能之间的差异．结果表明,偏序模型具有更好的优化性能,但是时间窗模型具有更好的计算时间性能,通过时间窗紧缩的特征分析发现基于时间窗分解设计偏序模型求解算法是新的研究方向．     

基于启发规则的双向冲压生产线调度研究

根据冲压车间生产的无等待并行流水作业的特点,提出了一种基于启发式规则的双向冲压生产线的调度模型.在该模型中,建立在满足工序约束、机器约束、无等待约束等约束条件下的优化模型,提出了冲压作业的重复、折回和前行等排程规则,解决在冲压作业调度中的机器占用冲突问题,保证得到可行的调度解.并设计嵌入启发式规则的混合遗传算法来进行求解.最后通过一个例子对调度模型和求解算法进行了验证.     

基于通用变邻域搜索的多AGV分拣调度优化

为了解决物流仓储分拣中心多台AGV处理大量包裹调度优化困难的问题,在考虑分拣作业时间窗和充电需求的基础上,研究了大规模AGV调度问题。以最小化分拣作业周期为目标,提出了一种通用变邻域搜索(general variable neighborhood search, GVNS)算法,为各台AGV指定转运任务和作业排序,采用遍历插入启发式策略生成满足时间窗约束的初始解,设计了10种邻域算子对初始解迭代寻优,并对比不同规模算例的算法性能,分析AGV充电速率和数量配置对分拣效率的影响。结果表明,GVNS算法具有计算时间和求解性能方面的优势,能在较短时间内求得近似最优解,平均计算时间仅为532.78 s,明显优于混合整数规划模型和约束规划模型;当包裹数为100时,最合适的AGV配置为14辆。因此,GVNS可以有效解决分拣中心考虑充电需求和硬时间窗的大规模多AGV调度问题,提高物流分拣效率,帮助企业找到科学、合理的AGV配置方案。     

缓冲区间有限条件下的作业车间调度方法

针对缓冲区间有限条件下的作业车间调度问题,以最小化make-span为目标建立了非线性混合整数规划模型,提出了基于邻域搜索的两阶段算法对问题进行求解.算法的第一阶段为迅速找到可行解,第二阶段为基于非连通图,通过邻域搜索对得到的可行解进行优化.针对benchmark算例进行测试并与已有的算法进行对比,验证了算法的有效性.对比分析发现,如果工件的加工时间符合均匀分布,当缓冲区间容量与工件数量的比例达到20%,缓冲区间大小对调度结果的影响将会迅速变小.     

基于混合变邻域遗传算法的柔性车间调度研究

针对柔性作业车间调度的问题，以最大完工时间为目标建立数学模型，提出一种混合变邻域遗传算法。采用三种初始化方法保证初始解的质量，用遗传算法进行初步搜索，将搜索的结果通过迭代贪婪策略进一步搜索，以提高解的质量，再对关键路径进行邻域搜索，设计“跨机器工序搜索邻域”、“同机器工序搜索邻域”、“次优工序搜索邻域”三种邻域结构，加强局部搜索能力。引入迭代贪婪策略和改进的邻域结构可显著提高算法的稳定性与迭代速度。通过对国际通用的柔性作业车间调度基准算例进行测试，实验结果表明所提改进算法能够有效求解柔性作业车间调度问题。     

考虑能耗约束的并行机组批调度

研究并行批处理机的组批调度问题,考虑炉容相同、功率不同的非等同并行机的总能耗约束,考虑工件尺寸和到达时间不同,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数规划模型。并行机组批调度问题属于NP-hard问题,采用先组批后调度的两阶段方式求解。组批阶段采用基于FFLPT和BFLPT的启发式规则,调度阶段设计带邻域搜索的粒子群-遗传混合算法对模型进行求解。以轧辊生产企业并行热处理设备为研究案例进行模型和算法验证,分析不同能耗约束下最大完工时间优化值,并比较算法的优化性能。实验结果表明:本文算法提高标准遗传算法的收敛速度,且优于2种启发式算法;能耗与最大完工时间之间存在冲突关系,通过本文的模型和算法得到能耗与最大完工时间的近似Pareto前沿面,可为企业的实际生产提供指导。     

虚拟单元跨单元动态调度问题研究

针对虚拟单元生产过程中随机扰动所导致的资源冲突、虚拟单元协同生产及共享资源的特点,结合时间约束网络和图论的相关知识,对虚拟单元跨单元动态调度问题进行研究。同时考虑设备资源约束和交货期时间约束,建立具有虚拟单元特色的虚拟单元跨单元动态调度的时间约束网络模型,并运用协同优化思想,提出双层时间约束网络的单元间协同优化算法和基于度的反应式人机协同算法用于模型的求解。最后对算法进行了实例验证,结果表明,该方法可为生产计划制定人员快速调整原生产调度计划方案提供便利和一定的理论基础。     

柔性流水作业排序问题的贪心算法求解

柔性流水作业排序问题是一类复杂的车间作业调度问题。针对通常情况下调度问题求解困难的问题,给出了求解柔性流水作业排序问题近似解的贪心算法,并对其性能进行了分析测试。结果表明,虽然该贪心算法求出的近似解与最优解相比有一定误差,但由于其时间复杂度较小,因此对求解车间作业调度问题仍有一定的现实意义。     

Pareto-Based Complete Local Search and Combined Timetabling for Multi-objective Job Shop Scheduling Problem with No-Wait Constraint

Job shop scheduling has become the basis and core of advanced manufacturing technology. Various differences exist between academic research and practical production. The majority of previous researches on job shop scheduling problem (JSSP)describe the basic production environment, which have a single objective and limited constraints. However,a practical process of production is characterized by having multiple objectives,no-wait constraint,and limited storage. Thus this research focused on multiobjective,no-wait JSSP. To analyze the problem,it was further divided into two sub-problems, namely, sequencing and timetabling. Hybrid non-order strategy and modified complete local search with memory were used to solve each problem individually. A Pareto-based strategy for performing fitness assessment was presented in this study. Various experiments on benchmark problems proved the feasibility and effectiveness of the proposed algorithm.     

一种求解柔性作业车间调度问题的改进灰狼优化算法

针对柔性作业车间调度问题,以最大完工时间最小化为目标提出了一种改进灰狼优化算法(IGWO),采用两段式的编码方式来构造算法个体位置与调度方案之间的关系,使用基于启发式规则的初始化种群方法来提高初始解的质量.为了平衡算法的全局搜索与局部搜索,提出一种基于双曲正切函数的非线性收敛因子公式,并在算法的个体更新阶段提出了一种基于适应度值的加权方法,在算法决策层嵌入了变邻域搜索算法.通过仿真实验表明,算法在求解柔性作业车间调度问题上是有效的.     

基于INSGA-II高维目标柔性作业车间调度的优化

高维目标柔性作业车间调度问题(many-objective flexible job shop scheduling problem,MaOFJSP)是指在实际生产中根据企业不同部门的要求,对车间生产寄予不同的期望,使各个部门利益最大化的调度决策。针对完工时间、拖期时长、机器负荷、能耗4个优化目标,提出了改进非支配解遗传算法(improved non-dominated sorting genetic algorithm,INSGA-II)来求解MaOFJSP,同时对算法的编码解码、Pareto排序、选择策略、交叉变异操作进行了研究。采用工序排序和机器选择的双层个体编码方式,在精英选择过程中计算个体的斜率,斜率小的进入到父代,使得优秀个体得以保存;在变异环节中基于关键工序块邻域结构,采用插入法让工序小的工件优先加工,使得最大完工时间明显变小。通过该算法对不同算例进行的Matlab模拟仿真,验证了该模型的可行性和算法的优越性。     

Combined Timetabling Procedure and Complete Local Search for No-Wait Job Shop Scheduling with Total Tardiness

The strong non-deterministic polynomial-hard （NP-hard） character of job shop scheduling problem （JSSP） has been acknowledged widely and it becomes stronger when attaches the no-wait constraint, which widely exists in many production processes, such as chemistry process, metallurgical process. However, compared with the massive research on traditional job shop problem, little attention has been paid on the no-wait constraint. Therefore, in this paper, we have dealt with this problem by decomposing it into two sub-problems, the timetabling and sequencing problems, in traditional frame work. A new efficient combined non-order timetabling method, coordinated with objective of total tardiness, is proposed for the timetabling problems. As for the sequencing one, we have presented a modified complete local search with memory combined by crossover operator and distance counting. The entire algorithm was tested on well-known benchmark problems and compared with several existing algorithms. Computational experiments showed that our proposed algorithm performed both effectively and efficiently.     

JSSP基本约束特点分析及调度算法

车间作业调度问题(JSSP)具有两类基本约束,即工件工艺路径约束和资源(机台)独占性约束;如何解决"死锁"是以工件加工次序为决策变量的JSSP调度算法需要研究的重要问题之一。该文研究了JSSP基本约束的特点,在此基础上,提出了一种基于操作顺序的可行解生成方法,以及基于此方法的遗传算法(GA),并进行了数值计算;针对不同实例,该GA可以稳定地得到满意解,并具有较好的动态性能。该文所提出的方法易于实现,运算量小,与其他搜索算法结合后,可用于求解许多更一般的JSSP。     

带不可用时间段的不允许等待柔性流水排序问题

给出了极小化时间表长带不可用时间段限制的不允许等待柔性流水车间排序问题的模型,并对其算法复杂性进行分析.分析的结果表明,该问题在几乎所有情况下都不存在具有有限最坏比的多项式时间算法.     

基于禁忌搜索的柔性作业车间分批调度

针对柔性作业车间的分批调度问题,提出了一种基于禁忌搜索算法的柔性分批调度算法.首先进行批次初始划分;然后利用禁忌搜索算法优化批次加工路线和子批加工顺序;最后在零件子批数不变的前提下,利用批量变化局部搜索进行批量分割的优化,实现了最小化完工时间和机床负荷的调度目标.实例分析结果证明了柔性分批调度算法的可行性、高效性和适用性.
     

基于Petri网和GASA的双资源JSP动态优化调度

以带有控制器的Petri网为建模工具对柔性生产调度中的离散事件建模.该模型不仅能够反映柔性生产线上待加工产品的多条工艺加工路径及其资源约束,还可以对系统的设备维护、各种优先级等特性进行描述.利用遗传算法和模拟退火算法(GASA)获得调度结果,用于解决作业车间在机床、操作工人等生产资源制约条件下的动态优化调度.该调度以生产周期为目标,通过多种交叉、变异、概率更新、再分配策略等遗传和模拟退火操作,得到目标的最优或次优解;尤其重要的是该算法能够在扰动发生后迅速提供新的调度计划.对算法进行了仿真研究,结果表明该算法是可行、有效的.