基于蚁群算法的海洋工程群项目资源调度研究

针对海洋工程项目管理的热点问题——群项目管理中的难点,即人力、资金、设备及材料等资源的合理、动态调度问题,提出了一种基于蚁群算法(ACO)的资源调度方法.该方法利用群项目间资源调度问题与旅行商问题(TSP)的相似性,结合ACO算法的特点,将资源需在各个分项目中占用的时间与资源的急需程度与之比作为算法中的启发式信息进行处理.海洋工程群项目管理中资源调度的实例表明,该方法实现了资源的合理、动态调度,为海洋工程群项目管理提供了一较为有效的资源调度算法,对提高我国海洋工程及其他领域群项目管理水平具有一定意义.     

基于混合流水作业组织的港口拖轮调度优化

在对拖轮调度问题进行分析的基础之上,将拖轮调度问题归结为一类具有多阶段共用机器特征的混合流水车间调度问题.建立了针对多停泊基地不同作业模式下、且考虑靠泊与停泊两阶段的拖轮调度优化模型,推导了基于混合流水作业组织的港口拖轮调度优化问题的理论下界值,并设计了启发式规则与模拟退火相结合的混合算法(HSA)求解该模型.通过运用该算法求解仿真算例,并将其结果与模型理论下界值、三种基于现行调度规则及基于Johnson规则的调度方案进行比较.结果表明,运用HSA求解的结果与理论下界值的平均偏差值为5.39%,且该结果远小于基于现行调度规则及Johnson规则的求解值,验证了模型与算法的高效性,可以为拖轮作业模式的选择以及调度方案的制订提供决策支持.     

卫星地面站资源调度优化模型及启发式算法

针对涉及合理确定各地面站各类设备的数量及其分布,对设备进行最优调度,提高地面系统资源利用率等卫星地面站资源优化问题,建立了一种非线性泛函优化模型,并根据实际,在适当假设的基础上建立了系统的0-1规划模型。为了求解模型,提出基于地面站资源冲突消解策略,提出了一种启发式调度算法。利用该算法,研究了一个5站10星问题的调度方案,并与人工经验调度方案进行了比较。结果表明,采用这种启发式调度算法,卫星获得服务的时间增加,平均每天服务总圈数没有明显下降,说明该算法是有效的。     

关键链项目调度模型及遗传算法求解

对项目管理的关键链方法(CCM)进行了研究.在资源受限项目调度问题(RCPSPs)模型的基础上,引入关键链方法,建立了关键链项目优化调度模型.提出了一种基于优先权的关键链计划生成方案,该方案根据任务优先权排序生成积极计划,定义项目唯一关键链.将输入缓冲区作为虚任务对项目计划进行二次调度,解决了在嵌入输入缓冲区时产生的资源冲突问题.设计了一种混合遗传算法寻找最优任务优先权排序,实现对CCM项目优化调度模型的求解.最后,通过大量的仿真测试验证了所提出的模型和算法的有效性.     

甲供非商品化资源约束下可中断项目群调度模型

不可更新资源的约束会导致项目群中各合同项目开工延误甚至施工中断。针对不可更新资源受限理论研究存在的局限性,开展了多种甲供非商品化资源(NCRPE)约束下可中断项目群调度问题的研究。首先,由于资源分配多样性会给项目群进度造成不确定性影响,围绕项目群工期—延误成本双目标优化模型展开研究,采用改进编码方式的多目标粒子群算法(MOPSO)进行求解,获取项目群的资源分配方案,利用串行调度生成机制(SSGS)得到项目群进度计划;其次,将MOPSO算法和NSGA-II算法进行对比,通过IGD和HV两个指标来衡量MOPSO算法求解该问题的有效性;最后,结合实际案例,对模型进行求解分析。在甲供非商品化资源约束和项目可中断情况下,构建的项目群调度模型能够有效地实现项目群工期和合同项目延误成本的双目标优化。研究成果为业主合理分配NCRPE以及进行项目群调度提供理论依据。     

考虑随机离职的新产品研发项目组合多技能员工调度模型

研发人员随机离职事件对新产品研发项目组合调度具有重要影响.以多技能研发人员为调度对象,采用离散马尔可夫链描述人员离职过程,考虑人才培养战略收益、研发周期以及研发成本三个目标,建立了新产品研发项目组合调度随机多目标约束优化模型.采用自适应帕累托抽样算法求解模型,算法中采用马尔可夫蒙特卡罗抽样技术进行随机离职抽样,基于启发式串行进度生成机制计算确定性情况下目标值,采用快速非支配遗传算法(NSGAII)获取多目标期望值模型的帕累托解集.将算法和模型应用到国内某公司一种新的电气节能产品研发项目组合人员调度问题中,结果显示:随机模型较确定性模型更为贴近企业实践情况;设计的算法能够有效地求出问题的帕累托解集,收敛性能较好.研究结果可为企业进行随机离职情况下新产品研发项目组合多技能员工调度方案的制定提供有效的决策支持.     

求解资源受限项目调度问题的改进粒子群算法

提出了一种求解资源受限项目调度问题的粒子群算法。根据资源受限项目调度问题的特点,依据向量相似度理论建立速度更新模型。在位置更新机制中,根据所谓向量速度和分量速度对粒子的位置进行移动。算法使用一种基于优先权排列的编码方式,该编码方式综合了基于优先权列表和基于排列两种编码方式的优点。采用被普遍应用的PSPLIB标准问题对该算法进行了大量的仿真测试,并与既有粒子群算法和其他智能优化算法进行了比较,结果显示本文所提出的算法对求解资源受限项目调度问题是有效的。     

复杂时间约束的水利工程项目调度问题研究

水利工程项目的调度属于资源受限的项目调度问题,但现实中这类项目存在着一种复杂的时间约束,即项目中的某些活动在特定时间段内不允许执行.针对这类特殊约束,本文提出了一种新的资源受限项目调度扩展模型,设计了多优先规则的启发式算法进行求解.并在此基础上提出了一种混合遗传算法,构造了新的交叉算子同时结合精英保留和双对齐技术来改善解的质量.最后,用调整后的项目调度问题库(project scheduling problem library)大量实例验证了算法的有效性.     

基于混合流水作业组织的港口拖轮调度优化

在对拖轮调度问题进行分析的基础之上,将拖轮调度问题归结为一类具有多阶段共用机器特征的混合流水车间调度问题. 建立了针对多停泊基地不同作业模式下、且考虑靠泊与停泊两阶段的拖轮调度优化模型,推导了基于混合流水作业组织的港口拖轮调度优化问题的理论下界值,并设计了启发式规则与模拟退火相结合的混合算法（HSA）求解该模型. 通过运用该算法求解仿真算例,并将其结果与模型理论下界值、三种基于现行调度规则及基于Johnson 规则的调度方案进行比较. 结果表明,运用HSA求解的结果与理论下界值的平均偏差值为5.39%,且该结果远小于基于现行调度规则及Johnson规则的求解值,验证了模型与算法的高效性,可以为拖轮作业模式的选择以及调度方案的制订提供决策支持.     

基于免疫算法的多目标柔性job-shop调度研究

建立了多目标柔性job-shop调度模型;然后提出了带有保优机制免疫算法,利用免疫记忆、接种疫苗等机制,在算法中保留并充分利用每代最优抗体和局部最优基因,使算法加快收敛;针对这类调度的柔性,提出基于工序设备双层抗体编码方案和基于设备能力空间的解码方案;采用多目标分级评价方法同时对时间、设备和成本等多目标进行评价和优化.最后,用Benchm ark标准问题的仿真和西安航空发动机(集团)有限公司的调度实例验证了算法、策略和调度模型的有效性和优越性.     

可更新资源受限的工期-费用权衡问题及粒子群算法

传统离散时间-费用权衡项目调度问题(DTCTP)中,可更新资源约束被忽略,将可更新资源约束引入DTCTP模型,形成可更新资源受限的工期-费用权衡项目调度问题(RRCDCTP)。在活动执行模式中增加可更新资源需求量,并考虑项目执行中的单位工期的可更新资源限量约束,基于可更新和不可更新两类资源的使用量计算活动费用。根据模型特点,提出一种求解该模型的粒子群优化算法。实例验证结果表明,当存在可更新资源约束时,在相同总费用预算约束下,RRCDCTP获得的最优项目工期比DTCTP获得最优工期长;同时,可更新资源限量越小,最优调度计划中具有浮动时差的活动数越少。     

混合Jobshop炼钢-连铸重调度方法及其应用

炼钢-连铸生产过程中加工设备起、停时间经常会出现严重延迟,导致调度计划不可行. 目前人工调整,存在响应速度慢和调整结果不优化的问题. 对炼钢-连铸混合Jobshop重调度问题进行了分析,提出了正在作业炉次已分配设备不变的重调度方法. 并提出了求解策略,将原调度分解为两个子调度问题. 引入炉次操作状态参数β,建立了正在作业炉次的时间修正模型,构造了启发式方法进行求解.对于未作业炉次,建立了多目标非线性0-1 整数规划模型,构造了并行逆推启发式算法进行设备指派,采用线性规划求解各操作的开工时间.基于上述方法开发了动态调度软件应用于国内某大型钢铁企业,在缩短动态调度时间、减少钢水冗余等待时间方面取得了显著成效.     

基于优化资源流约束的模具多项目反应调度算法

针对模具多项目执行过程中由于任务拖期而导致的调度计划变更,提出了一种基于优化的资源流约束的反应调度算法. 首先利用基于优先规则的微粒群算法构建一个项目加权工期之和最小的初始调度计划,采用启发式算法建立并优化初始调度计划的资源流网络,并将关键链技术与资源流网络相结合,对初始调度计划进行合理的时间缓冲设置. 然后建立了以调度计划扰动费用最小为优化目标的反应调度模型,并用基于优先规则的微粒群算法进行求解. 最后,通过仿真计算分析了算法的可行性与可靠性,结果表明该反应调度算法在模具多项目动态调度中具有一定的应用价值.     

随机双目标焊接车间调度建模与仿真

针对一个生产大型机械产品(如架桥机等)的企业的焊接车间的调度问题进行研究,对m位工人加工n个结构件的随机调度问题建立数学模型,并以最小化最大的加工完成时间的期望与方差为优化目标.为求解该模型,对二进制粒子群算法(BPSO)进行改进,并采用动态领域策略、新的粒子个体板值选择以及一维优化方法求解双目标优化问题.通过实例仿真,结果证实修改后的算法是有效的,并能够找到Pareto前沿解.     

基于任务合成的对地观测卫星应急调度方法

针对应急条件下对地观测任务时敏度高、动态性强的特点,提出了基于任务动态合成的多星应急调度方法。首先,建立了多星动态应急调度数学规划模型。然后,提出了任务动态合成(dynamic merging,DM)策略,并设计了候选合成任务集合构建(candidate merging task set establishment, CMTSE)算法。最后,提出了基于任务动态合成的多星动态应急调度(dynamic merging based dynamic emergency scheduling, DM DES)算法。为验证DM DES算法的有效性,通过大量仿真实验将DM DES与基于迭代修复的启发式算法(repair based heuristic algorithm, RBHA)和不考虑任务合成的动态应急调度(dynamic emergency scheduling, DES)算法进行比较。实验结果表明,DM DES算法能有效提高调度质量,适用于多星动态应急调度。     

半导体制造两集束型装备调度模型和算法研究

针对单臂机器人的两集束型装备调度问题,利用分解方法将两集束型装备分解为两个单集束型装备.证明了分解后单集束型装备的缓冲模块加工时间必定在一个允许的时间范围内,并建立单集束型装备调度问题的线性规划(Linear Programming,LP)模型,提出了基于LP模型和机器人元碰撞约束条件的搜索算法.以半导体制造化学机械抛光设备为例,验证了模型和算法的有效性.     

基于改进的多种群遗传算法求解工序可拆分车间调度问题

随着制造技术的发展,工序可拆分的车间调度问题(p-JSP)成为制造业关注的热点。分析了工序可拆分车间调度问题的性质,建立了相应的混合整数规划模型,并在此基础上提出了改进的多种群遗传算法(RMPGA)用以求解p-JSP问题,引入"移民"、"升降级"等过程提高算法的寻优效率,通过对多峰函数的实验以及与其他算法的比较,验证了该算法的有效性。最后,算例分析结果验证了本文提出的模型和算法的有效性,可用于改进实际生产过程。     

基于VRPTW-AT模型的钢包优化调度方法

在炼钢-连铸生产过程中,钢包的优化调度对减少钢铁生产的热能消耗,提高生产效率具有重要作用.将钢包调度问题归结为任务带有时间窗、车辆带有调整时间的车辆路径问题(vehicle routing problem with time windowsand adjustment time,VRPTW-AT).根据钢包服务钢水过程的约束建立了钢包调度问题的数学模型,针对模型特点提出了分散搜索(scatter search,SS)算法.基于国内某钢铁企业生产实绩做测试案例,对SS算法的优化效果与钢厂生产的实际数据进行了对比分析,实验结果表明了模型和算法的有效性.     

基于时延Petri网与BSO的铝挤压线排产调度优化

针对工业生产中铝挤压生产线存在的工序繁杂、排产量大等导致的生产工期较长、效率低等问题,建立了铝挤压生产线的时延Petri网(timed Petri net,TdPN)模型并进行合理性分析;将头脑风暴优化算法(brain storm optimization,BSO)引入TdPN模型,提出了基于变迁序列个体编码解码方式的铝挤压排产调度问题优化调度算法。算法中采用模拟退火局部搜索机制改善BSO算法在后期的寻优性能,实现最小化批次完工时间的排产调度目标;仿真结果表明该方法能够缩短生产线排产工期提高生产效率,为工业生产排产调度问题提供了新的解决方法。     

考虑设备转换成本的MRI检查预约调度优化

核磁共振成像(MRI)检查是现代医学影像诊断的重要手段之一。MRI设备在扫描不同部位时会产生转换成本,为同时提高设备利用率和患者满意度,建立了马尔可夫决策过程模型,以最小化医院的长期成本。该模型是首个对MRI设备转换成本和患者日间等候成本进行权衡的优化模型。通过策略迭代算法可得到该模型的最优调度。为降低计算复杂度,设计了基于单日规则、开放获取规则和短视规则的多项式时间算法。除此之外,通过忽略容量约束,提出了分解算法,在MRI设备检查能力紧张或充足时,其表现与最优解接近。通过对比上海某大型综合医院的实际排程,验证了上述算法能够在检查能力、患者拒绝比例、患者平均等待天数、日平均检查类型数等指标上取得显著改善。