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。     

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。     

面向作业车间调度问题的遗传算法改进

为了获得遗传算法在作业车间调度问题上的最优化解,提高算法的迭代速度,研究了遗传算法的改进方法,以工件的加工时间最短为目标建立调度模型。在算法上提出了基于概率改进的具有自适应能力的交叉与变异算子,以求作业车间调度问题的最优解。在遗传算法上采用精英保留策略方法,并结合改进的自适应算子对问题进行求解。以基准案例LA01和FT06作为实验仿真对象,获得了相应的甘特图以及搜索过程曲线。仿真结果表明,与未改进的算法相比,该算法能够更加快速地获得最优解。改进后的算法在搜索上更加快速有效,在求解作业车间调度问题上具有一定的可行性,更加适合工业加工生产。     

两级选址--路径问题的大规模邻域搜索模拟退火算法

针对目前越来越普遍的多级配送模式,建立以总成本最小为目标函数的两级选址-路径问题模型,并提出了大规模邻域搜索模拟退火算法进行求解.在模拟退火算法框架中,嵌入大规模邻域搜索过程,包含破坏、重组和局部搜索方法,从而进一步提高算法在解空间中构建邻域的范围.采用两级选址-路径问题标准算例对算法求解效果进行验证,并与标准模拟退火算法和国际已知最优解进行对比.结果显示,所建模型和算法正确有效,并且在求解大规模问题时算法能够取得相对更好的优化结果.     

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.     

含时间窗的司售员调度模型及多邻域结构设计

形式化定义了司售员调度中的关键因素:车辆运营工作、调度方案、劳动法规和调度目标,建立了一个能够准确反映实际问题的模型.设计出能够有效处理时间窗的多邻域结构,为应用基于邻域搜索的各种算法求解该模型奠定了基础.最后将其应用于基于禁忌搜索的构造式方法——启发式自动司售员调度(HACS)中.实验表明:应用该模型及多领域结构改进了HACS,有效解决了含时间窗的司售员调度问题并得到更优解,对大规模问题,解的改进更加明显.     

柔性作业车间调度优化的改进模拟退火算法

针对柔性作业车间调度问题,提出一种改进模拟退火算法来进行求解。该算法引入粒子群算法中的基于位置取整和基于轮盘赌两种个体编码方法,并采用3种不同的局部搜索方法来构造个体的邻域结构。算例计算表明,改进模拟退火算法在求解柔性作业车间调度问题时,比粒子群算法、混合粒子群算法以及模拟退火算法具有更好的求解性能,其中采用轮盘赌编码时,算法的求解性能要优于采用位置取整时的求解性能,且基于互换的局部搜索方法要优于其他两种局部搜索方法,能更有效地改善算法的求解性能。     

混合候鸟迁徙优化算法求解柔性作业车间调度问题

将基本候鸟迁徙优化(Migrating birds optimization, MBO)算法与变邻域搜索策略相结合,提出了一种混合候鸟迁徙优化(Hybrid migrating birds optimization, HMBO)算法求解以最小化最大完工时间为目标的柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem, FJSP).首先,给出了两段式编码/解码方式.为了保证初始解的质量和多样性,设计了一种两阶段种群初始化方法;其次,引入了一种个体重置机制,以避免算法陷入局部最优解.根据FJSP问题的特点,采用3种邻域结构用于构造个体邻域解,并以此为基础设计了一种变邻域搜索算法,增强算法的局部搜索能力.最后,通过基准算例测试了算法的性能,实验数据验证了本文算法在求解FJSP问题方面的有效性.     

多目标模糊柔性作业车间调度问题优化

为降低柔性作业车间调度中的能耗,针对实际制造车间中工序加工时间和交货期的不确定性,将加工时间和交货期采用模糊数表示,建立以完工时间、平均满意度和最小满意度为柔性作业车间调度问题的多目标函数。同时设计了邻域遗传算法(GANS)求解该问题,算法采用机器选择的方法产生初始种群,并采用工序插入式方法对染色体进行解码;采用动态交叉概率及改进精英保留策略来保证种群的多样性和加快算法的收敛速度;并提出一种基于移动模糊关键工序的邻域结构来加强算法的局部搜索能力。最后通过数值实验验证了模型和算法的有效性和可行性,并对4个基准问题进行测试。结果表明:该算法在求解的精度、鲁棒性和解集的分布性方面与传统算法相比具有一定的优势,是一种有效的求解模糊柔性作业车间调度问题的新方法。     

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.     

基于改进粒子群的柔性作业车间调度问题优化研究

主要针对柔性作业车间调度问题进行求解,利用改进粒子群算法作为求解方法,以最小化最大完工时间(C_max)作为该问题的求解目标.在算例的选取上,选用作业车间调度问题的8*8经典算例和柔性作业车间调度问题的Brandimarte算例对提出的算法进行验证.改进粒子群算法由遗传算法和粒子群算法构成,遗传算法具有较好的全局搜索能力,但搜索过程中收敛的精度不高,粒子群算法由于其寻优特性,在搜索过程中速度较快,但容易陷入局部最优,综合考虑两者的优缺点,将遗传算子引入粒子群算法中,采用交叉搜索的方式,调整惯性权重以及变异的方式使粒子进化,当粒子群进化到一定程度后,对部分粒子进行变异处理从而避免算法陷入局部最优解,同时可以提高粒子群算法的收敛精度.依据柔性作业车间调度问题的特点,在经过多次变换种群规模以及迭代次数后,求解出最适合柔性作业车间调度问题的最优解.     

面向作业车间调度问题的改进型蝙蝠算法

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),提出了一种改进型蝙蝠算法(Improved bat algorithm,IBA)以优化车间内工件的最大完工时间.根据作业车间调度问题的特点以及基本蝙蝠算法的搜索机制,首先对个体位置向量进行了设计,实现了蝙蝠算法中离散问题的连续编码;然后分别采用GT算法和随机生成两种方法对算法种群进行初始化,以提高初始解的质量.此外,采用三种邻域结构,并在此基础上设计了变邻域搜索策略作用于最优个体,以避免算法出现早熟收敛,提高IBA算法的性能.最后,针对JSP问题的基准算例进行了大量的仿真实验,计算结果验证了本文所提出的IBA算法的可行性和有效性.     

求解VRPBTW的变邻域搜索算法

以电子商务环境下物流配送为背景,建立了带有时间窗和回程载货约束的车辆路径问题优化模型,设计了改进的变邻域搜索求解算法.该算法采用改进的Braysy顺序插入法生成问题初始解,再根据变邻域搜索算法机制应用4种不同搜索范围的局域搜索算子对初始解进行改进.通过对多个算例的求解实验,并与采用一般流程的变邻域搜索算法进行比较,结果表明所提出的变邻域搜索算法的求解效果明显优于采用一般流程的变邻域搜索算法,是求解该类问题的有效算法.     

周期性居家医疗护理问题的禁忌求解算法

针对周期性服务需求的居家医疗与护理资源管理问题，提出一种基于插入法和节约算法的禁忌算法。该算法综合考虑客户接受服务的日期、客户的服务等级和客户访问次序，在初始解基础上进行邻域搜索，每次邻域搜索选取部分客户，搜索其所有可能的服务日期、服务等级对应的调度方案，选择成本最低的方案作为邻域搜索的最新解。邻域搜索中变换过的客户将列入禁忌表，在禁忌步长内不予变换。通过多次迭代，求解结果向最优解方向收敛。对随机生成的算例及基于标准 Vehicle Routing Problem （VRP）算例构造的算例进行仿真验证，并与 Rolling Horizon Myopic Planning Approach （RHMPA）算法求解结果对比，实验结果表明，该算法在一定运行时间内适合求解客户规模低于500人的案例，且求解结果优于 RHMPA 算法，多次求解的结果相对误差仅为0．94％。该算法为家庭护理管理和计划调度问题提供了新的算法设计优化思路，对提高当前我国相关产业的管理和调度水平具有现实意义。     

基于鲸鱼群算法的柔性作业车间调度方法

针对以最大完工时间为目标的柔性作业车间调度问题,在鲸鱼群算法(WSA,Whale swarm algorithm)基础上,提出一种改进的鲸鱼群算法。首先,设计了一种基于工序加工顺序的个体位置表达方式及相应距离计算方法,使鲸鱼群算法能够直接应用于求解离散型问题。其次,在寻找"较好及较近"鲸鱼过程中引入协同搜索机制,提高"较好及较近"鲸鱼的质量和数量,扩大鲸鱼个体的搜索范围。同时,引入基于关键路径的变邻域搜索算法,搜索当前最优鲸鱼个体的邻域解,提高种群局部搜索能力。最后采用BRdata基准算例进行测试,验证了算法的可行性和有效性。     

改进人工免疫算法求解柔性作业车间调度问题

柔性作业车间的合理调度是提高生产效率和效益的关键,为了解决柔性作业车间调度问题求解过程中的难题,提出一种改进人工免疫算法的柔性作业车间调度方法.首先对当前柔性作业车间调度的研究现状进行分析,然后基于总加工时间最短构建数学模型,采用人工免疫算法进行求解,并针对标准人工免疫算法存在的不足,引入粒子群算法保持种群的多样性,以避免出现局部最优解,最后采用标准算例集对算法的性能进行仿真测试.结果表明,相对于其他算法,改进人工免疫算法获得了较优的柔性作业车间调度方案,尤其在解决大规模问题时,优势更加显著.     

多端口出入式自动化存取系统作业集成优化

为了提高具有双板作业运作特点的多端口出入式自动化存取系统(AS/RS)整体作业效率,在统筹考虑货位分配和指令序列排序对作业时间影响的基础上,提出以最小化指令序列完工时间为优化目标的集成优化模型。引入交换和插入思想构建货位分配和指令排序的搜索邻域,并分析2种邻域构建方法对指令序列完工时间的影响。最后,设计二阶段禁忌搜索算法对问题进行求解,利用货位分配和指令排序2个阶段禁忌搜索过程的反馈获得模型最优解,其求解过程体现货位分配和指令排序2个优化方面在邻域搜索过程中互相影响、互相嵌套的复杂关系。研究结果表明:二阶段禁忌搜索算法在不同的货位规模和指令序列规模下均能获得满意解,具有较好的鲁棒性和计算效率;相比"先到先服务"和"最近邻"调度规则,本文优化方法能够有效缩短指令序列完工时间。     

基于一种遗传邻域万有引力算法的作业车间调度

作业车间调度问题属于NP-hard问题,是离散生产制造中广泛存在的一类组合优化问题。针对此问题,提出了一种新型遗传邻域万有引力算法。该算法借鉴万有引力搜索算法中惯性质量和欧氏距离的概念,提出了候选父代染色体个数的选择方法和染色体差距的计算方法,并以此定义了一种新的交叉策略;同时混合遗传算法与N5邻域结构,有效地求解了作业车间调度问题。通过对3个FT类和10个LA类标准测试算例的仿真,验证了本文遗传邻域万有引力算法的优越性。采用遗传邻域万有引力算法有效地解决了某水表制造企业中的大规模作业车间调度问题。     

基于改进分布估计算法的带并行机模糊混合Flow Shop调度

针对处理时间不确定情况下带并行机的混合Flow Shop调度问题,基于模糊规划理论,采用一种模糊数排序的方法建立了调度模型;以最小化加权模糊最大完工时间的平均值和不确定度作为调度目标,提出一种改进分布估计算法(IEDA)求解上述问题。IEDA算法采用基于NEH(Nawaz-Enscore-Ham)和破坏重建策略的初始化方法,对较优个体进行变邻域局部搜索以提高算法的局部搜索能力,同时采用破坏重建策略增加种群多样性,在最优解连续若干代没有改进时对其进行基于破坏重建策略的变邻域局部搜索,增强算法跳出局部最优的能力,并用正交设计的方法调节算法参数。仿真实验结果验证了本文算法的优越性。     

基于文化基因算法的集成工艺规划与调度研究

建立了与工艺规划集成的调度问题的数学模型.以最大完工时间为目标,设计一种混合文化基因算法求解该问题.在提出算法中,设计了新型编码和主动解码方案,使用变邻域搜索(VNS)算法进行局部搜索,引入了高效的邻域结构以强化算法的局部搜索能力,并提出了一种个体扰动方法,以避免群体多样性趋于单一,使得提出算法在分散搜索和集中搜索之间达到更合理的平衡.为测试算法的性能,对现有的基准问题进行了测试,有21个实例达到了下界或得到改进,成为当前新的最优解.对比已有的最优结果可见:提出的算法可高效地求解工艺规划与车间调度集成问题且优于其他算法.