面向网络化制造的多工艺路线规划与调度集成

针对传统的工艺规划与生产调度方法难以满足网络化制造环境下多工艺规划与生产调度集成的问题,建立了一种多工艺路线规划与生产调度集成数学模型,以实现网络化制造环境下多制造任务的工艺路线规划与生产调度的协同决策,产生符合实际生产需要的工艺路线与生产调度方案.为了实现对该集成数学模型的有效解算,分别设计了遗传算法与免疫算法的模型解算方法进行求解,并比较了这2种解算方法的解算效果.仿真结果表明,采用所建立的集成数学模型与解算方法可有效解决网络化制造环境下多工艺路线规划与调度集成的问题,但在求解效率与精度上免疫算法要优于遗传算法,从而为实际应用提供了借鉴.     

蚁群算法在工艺规划与车间调度集成优化中的应用

为了解决工艺规划与车间调度集成(IPPS)问题,提出了一种改进的蚁群优化(ACO)算法.通过节点集、有向弧集、无向弧集,构建了一种基于图的IPPS优化模型.以零件加工时间作为启发式信息,设计蚂蚁在各节点间转移概率.通过蚂蚁访问图中不同的节点,构建对应的调度方案.根据不同阶段调度方案的最大完工时间调整各弧段信息素的挥发速度,提高了蚂蚁的搜索效率.为避免陷入局部收敛,通过重启算法和重置各弧段信息素初值,动态更新各弧段信息素量,以获得全局最优解.将该算法应用于具体的仿真实例,结果表明该算法能有效地解决工艺规划与调度集成问题,为企业生产提供借鉴.     

基于目标级联法和粒子群算法的柔性分布式车间调度

针对传统的单车间调度优化不能满足分布式车间调度优化的需求,提出一种基于目标级联法和粒子群算法的层次化柔性分布式车间调度优化模型,其中的生产计划层负责零件的分配,车间调度层负责零件加工路线的规划.以2个柔性制造车间组成的调度优化问题为例,验证该调度模型的有效性.研究结果表明:所提出的模型在将加工零件合理地分配到适当车间的同时,实现了零件加工路径的规划,从而为解决柔性分布式车间调度优化问题提供一种有效方法.     

基于目标级联法的作业车间调度的研究

作业车间调度是一种典型的组合优化问题，大规模的调度优化是该类问题的难点。本文针对求解大规模的车间调度问题的需要，基于层次性优化的目标级联法，建立一种带层次性的车间调度模型，并以由两个零件族制造单元组成的车间调度为例，验证所建立的车间调度模型。研究表明，基于目标级联法的车间调度模型为大规模车间分层调度问题解决提供一种有效方法，而且能根据加工时间和工件数量动态合理地分配各制造单元的机器数量和工件的加工路径。     

一种面向绿色制造的多目标车间调度方法

提出了一种新的面向绿色制造的多目标车间调度方法,通过将调度目标分解为竞争性指标和可持续性指标,分别建立了竞争性指标的调度模型和可持续性指标的评价模型,并基于改进的遗传算法求解出多组满足竞争性指标的Pareto最优解;然后从这些解中模糊优选出可持续性指标值最好的协调解,即为所求的绿色调度方案。实例研究表明,该方法在保证生产效益的前提下,能够使制造过程的资源消耗和环境影响最小,有效地解决了绿色制造中的多目标调度优化问题。     

基于交替迭代遗传算法的多级车间生产计划与调度的集成优化

为了提高多级生产系统的运作效率,研究了一类多周期的多级车间生产计划与调度的集成优化问题,该生产系统由一级混批Job-shop车间和一级混流装配车间串联而成.首先建立了该类集成优化问题的混合整数规划模型,该模型从上下游生产车间的需求关系出发,综合考虑上下游车间的物料平衡、设备负荷以及开工位置等约束条件,同时满足优化上下游生产线的费用目标.然后提出了一种交替式混合遗传协调优化算法求解该集成优化问题,其主要思想是给定计划用一种混合遗传算法求调度,反过来给定已求调度用另一种混合遗传算法求取新计划,如此不断交替使用2种混合遗传算法实现计划与调度的同时优化.仿真结果证明了该方法的可行性和有效性.     

面向智能生产车间的多AGV系统多目标调度优化

以具有多台自动导引车(AGV)的智能生产车间为对象,以完工时间、AGV数量以及惩罚成本的最小化作为优化目标,构建作业车间多目标调度优化模型.针对多目标调度优化模型的求解需求,提出一种自适应多目标遗传-差分进化算法(AMOGA-DE),采用多段式实数编码的染色体表征调度方案,利用遗传算法获得模型优化解,融合差分进化算法和外部Pareto解集档案构建技术以改进解的质量,引入自适应策略以提高算法的收敛速度,实现多约束条件下AGV系统的多目标调度优化.以一个具有多台AGV的智能制造车间为例进行案例分析,得到调度方案.将AMOGA-DE与NSGA-Ⅱ、SPEA2算法应用于3个不同规模问题,研究结果表明:AMOGA-DE算法具有更快的收敛速度,能得到更好的优化结果,在不同规模的算例上获得了分布均匀且具有较高质量的Pareto解集.     

一种异步蚁群算法求解柔性作业车间调度问题

调度问题广泛存在于资源共享型系统中,大多数的调度问题都属于混合整数规划问题.大规模混合整数规划问题是计算科学领域中的NP-hard经典问题之一,一般认为无法用精确计算求解.生产调度是调度的一个重要分支,是实现智能制造关键环节之一.针对多品种变批量柔性作业车间调度问题,以最小制造期为优化目标,设计了一种基于Petri网的异步并行蚁群算法,其中:提出了一种基于Petri网的步可达图构造方法,用于蚁群算法解空间的构造;探讨了传统蚁群算法搜索机制,并给出了一种基于异步仿真时钟的蚁群并行搜索方法;仿真结果表明,多线程控制方法可以有效地避免算法的早熟收敛问题.将所提出的算法应用于某安防件智能制造系统的柔性作业车间调度中,降低了系统的总制造时间,获得较好工程效果的同时验证了算法的有效性.     

基于目标级联法的作业车间调度

为求解大规模的车间调度问题,基于层次性优化的目标级联法,建立一种带层次性的车间调度模型,并以由两个零件族制造单元组成的车间调度为例,验证所建立的车间调度模型的有效性.实验结果表明,该车间调度模型不仅能解决大规模车间的分层调度问题,而且能根据加工时间和工件数量动态、合理地分配各制造单元的机器数量和工件的加工路径.     

面向工艺分工规划的多目标蚁群算法

为解决计算机辅助工艺规划中工艺分工的优化问题,提出一种基于多目标蚁群算法的工艺分工路线优化算法.在引入逻辑加工路线、逻辑制造单元、物理制造单元、可执行加工路线等概念基础上建立工艺分工规划过程模型.在过程模型中,运用多目标蚁群算法对物理制造单元集合实现优化.在求解过程中,以加工时间和所耗成本为目标函数,在求解空间中对物理制造单元进行遍历,最终寻找到最优化的可执行加工路线.通过实例验证了该方法的可行性和有效性.     

基于规则与生物免疫机理的多目标作业调度方法应用研究

敏捷制造单元是一个涉及多目标、多约束和多扰动的复杂系统，它的最优作业调度求解有很大难度。这里分析了敏捷制造环境的作业调度规律及其特点，建立了用于调度启发式规则集合，构造了基于生物免疫机理的作业调度算法，并对生物智能算法涉及的相关参数进行了分析与优化。并且以调度案例库中的部分案例为对象，给出了基于规则和生物智能计算调度方法的优化结果，及其与其他调度方法的对比分析。     

Operation optimization of the steel manufacturing process: A brief review

Against the realistic background of excess production capacity, product structure imbalance, and high material and energy consumption in steel enterprises, the implementation of operation optimization for the steel manufacturing process is essential to reduce the production cost, increase the production or energy efficiency, and improve production management. In this study, the operation optimization problem of the steel manufacturing process, which needed to go through a complex production organization from customers' orders to workshop production, was analyzed. The existing research on the operation optimization techniques, including process simulation, production planning, production scheduling, interface scheduling, and scheduling of auxiliary equipment, was reviewed. The literature review reveals that, although considerable research has been conducted to optimize the operation of steel production, these techniques are usually independent and unsystematic.Therefore, the future work related to operation optimization of the steel manufacturing process based on the integration of multi technologies and the intersection of multi disciplines were summarized.     

TFT-LCD制造cell阶段多目标绿色调度问题研究

针对薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)制造cell阶段的多目标绿色调度问题,构建了最小化最大完工时间、总能耗和总生产成本为目标的优化模型。采用基于机器和工序的两段式编码,使用在步长因子前加入动态系数的改进布谷鸟搜索算法,结合双元锦标赛和动态淘汰制,根据聚集距离法筛选Pareto最优解来获得Pareto最优解集,对TFT-LCD制造cell阶段多目标绿色调度问题进行求解。结果表明,改进布谷鸟搜索算法优于标准布谷鸟搜索算法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法,可以提高TFT-LCD制造cell阶段多目标绿色调度问题的求解效率和质量。     

Job-shop Scheduling with Multi-objectives Based on Genetic Algorithms

The technology of production planning and scheduling is one of the critical technologies that decide whether the automated manufacturing systems can get the expected economy. Job shop scheduling belongs to the special class of NP-hard problems. Most of the algorithms used to optimize this class of problems have an exponential time; that is, the computation time increases exponentially with problem size. In scheduling study, makespan is often considered as the main objective. In this paper, makespan, the due date request of the key jobs, the availability of the key machine, the average wait-time of the jobs, and the similarities between the jobs and so on are taken into account based on the application of mechanical engineering. The job shop scheduling problem with multi-objectives is analyzed and studied by using genetic algorithms based on the mechanics of genetics and natural selection. In this research, the tactics of the coding and decoding and the design of the genetic operators, along with the des     

炼钢-连铸过程生产计划与调度问题综合优化研究

生产计划与调度是炼钢厂生产管理与控制的重要环节。对特殊钢厂炼钢-连铸过程的生产计划与调度问题进行述评,对国内外其研究现状进行分析,并指出了其生产计划与调度结构的发展趋势。结果表明,合理的生产计划与调度方案,是特殊钢厂实现高品质、高效生产的重要途径,亦可对其全过程进行高效协调与管理,从而降低能耗和冶炼成本。     

钢铁工业智能制造的集成优化

 钢铁工业智能制造的目的，是围绕钢铁流程功能，进行结构优化与程序优化，实现全流程动态有序、协同连续运行和多目标整体优化。介绍了钢厂结构优化和程序优化的主要内容和需要研发的关键技术，包括产品质量闭环管控、一体化计划调度、物质流能量流协同和多工序协调优化。提出了钢铁工业推进智能制造需要突破的一些共性问题和实施路径。     

多目标柔性作业车间调度的多交叉策略元胞进化算法*

针对经典Job-shop调度问题的局限性,构建了以加工成本、瓶颈机器负荷、机器总负荷及制造工期为目标函数的柔性作业车间调度多目标优化模型,提出了基于多交叉策略的元胞多目标遗传算法。在分析优化模型的基础上,使用双层编码方式,并采用多个交叉算子协同进化,提出一种多交叉策略的进化算子。针对元胞多目标遗传算法的特点,提出一种改进的精英策略,保证更多的精英个体参与进化,从而提升算法收敛速度。通过2个基准实例求解对比分析,表明所提方法的有效性。将新算法应用于实际生产企业的车间调度问题中,得到了一组Pareto解集,并采用层次分析法得到一种满意度最大的方案。数据结果表明,该算法在解决多目标FJSP的工程有效性。     

基于MAS的生产计划与控制系统研究

生产计划与控制是制造企业的核心问题,Agent技术是进行分布式制造系统建模的一种主要方法之一。文章针对多品种、小批量的订货生产型中小企业生产计划与控制的特点,提出了基于多代理系统的生产计划与控制系统模型,分析了该系统模型的运行模式,并对系统中MAS的框架应用结构以及多Agent的实现方式进行研究和探讨,有效地解决了生产计划的不可行问题。     

基于两级遗传算法的模糊化计划调度

制订长期生产计划时,约束的精确值往往很难确定．采用在资源约束和合同约束下关于利润指标的模糊化非线性规划来产生优化的生产计划,并用遗传算法寻找优化的调度方案．给出了一个具体的生产计划调度问题的算例．