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部分拆装线平衡问题的多目标人工蜂群算法

组合机床与自动化加工技术 2024年第10期 181-186+192页

作者：杨琬琳李梓响郑晨昱张子凯张利平唐秋华武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学精密制造研究院

拆卸线广泛应用于拆解报废产品，当前大多数的研究关注于废弃产品的完全拆卸，缺乏对拆卸利润和节省碳排放量等的研究。针对部分拆装线平衡，构建了面向利润、节省碳排放量和线平衡的多目标数学模型。为实现问题的高效求解，设计了改进... 详细信息

拆卸线广泛应用于拆解报废产品，当前大多数的研究关注于废弃产品的完全拆卸，缺乏对拆卸利润和节省碳排放量等的研究。针对部分拆装线平衡，构建了面向利润、节省碳排放量和线平衡的多目标数学模型。为实现问题的高效求解，设计了改进多目标人工蜂群算法。该算法采取操作排序向量和拆卸零部件数量的双层编码，同时设计双层解码以分别处理优先关系约束和节拍约束。该算法雇佣蜂阶段采取邻域操作、跟随蜂阶段采取交叉操作以获得差异化的种群，同时侦察蜂阶段采取从永久帕累托前沿选择一个解来替换抛弃的个体以获得高性能的新解。为了测试改进算法的性能，该算法与原始多目标人工蜂群算法、多目标模拟退火算法、快速非支配遗传算法进行对比。测试结果表明改进策略有效提升了人工蜂群算法的性能，同时改进人工蜂群算法优于对比的算法，可实现多目标拆卸线平衡问题的高效求解。

关键词：部分拆卸线平衡碳排放多目标优化多目标人工蜂群算法

乌兰木伦煤矿大断面硐室围岩变形破坏规律及控制

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工矿自动化 2024年第8期50卷 52-60页

作者：陈蓥杨宏涛史明哲鲍世纪张子凯孔德瑞辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

针对煤矿井下巷道大断面硐室的围岩变形破坏问题,以乌兰木伦煤矿井下分选及充填大断面硐室为研究对象,采用相似模拟实验方法,进行单调递增加载和恒定荷载加载单轴压缩实验,对大断面硐室围岩变形破坏规律进行了研究。结果表明:①2种加载... 详细信息

针对煤矿井下巷道大断面硐室的围岩变形破坏问题,以乌兰木伦煤矿井下分选及充填大断面硐室为研究对象,采用相似模拟实验方法,进行单调递增加载和恒定荷载加载单轴压缩实验,对大断面硐室围岩变形破坏规律进行了研究。结果表明:①2种加载方式在压密阶段、弹性变形阶段及微破裂稳定发展阶段破坏演化和变形位移趋势相似。②采用单调递增加载方式的试样裂纹较少但裂纹缝隙较大,试样沿着主裂纹突然发生破断,期间有大量碎屑飞出,试样变形位置主要集中在围岩边界,破坏时释放能量较多,但峰后释放能量持续时间较短。③采用恒定荷载加载方式的试样应力保持不变,应变缓慢增加,期间产生大量微小裂纹,试样变形位置主要围绕在硐室周围,破坏时释放能量较少,但峰后释放能量持续时间较长。依据大断面硐室围岩变形破坏规律,提出了锚杆索支护方案:硐室顶部打长锚索,将顶板和上方坚硬岩石连成整体;在硐室煤岩交界处打倾斜锚杆,将煤岩交界面与周围岩体紧密连接。数值模拟结果表明,支护后围岩应力、位移、塑性区均明显减小,围岩稳定性大幅提高,支护效果良好。

关键词：大断面硐室围岩变形破坏单轴压缩实验声发射锚杆索支护

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预防维护下装配线平衡的多目标重启变邻域搜索算法

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中国机械工程 2021年第21期32卷 2606-2616页

作者：赵联鹏唐秋华张子凯蒙凯武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

针对预防维护下的装配线平衡问题,提出了一种带有重启策略的多目标变邻域搜索算法,以优化正常工作、设备维护情形下的节拍与工序调整。算法结合启发式与随机方法得到较优初始解;设计并筛选出寻优能力较强且具有互补性的四类邻域算子及... 详细信息

针对预防维护下的装配线平衡问题,提出了一种带有重启策略的多目标变邻域搜索算法,以优化正常工作、设备维护情形下的节拍与工序调整。算法结合启发式与随机方法得到较优初始解;设计并筛选出寻优能力较强且具有互补性的四类邻域算子及其搜索策略,以更好地进行全局探索与局部开发。为促进Pareto前沿推进,提出了一种具有自适应能力的重启算子,以便根据问题规模调整重启代数阈值、参考寻优进程扩大搜索空间。该算法机制简单且无固定参数,实验结果表明该算法能够获得具有竞争性的非支配解集。

关键词：装配线平衡预防维护变邻域搜索 Pareto优化自适应重启

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多重资源约束下的多目标U型装配线平衡

计算机集成制造系统 2017年第11期23卷 2431-2441页

作者：张子凯唐秋华张利平武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081

为处理因设备故障、订单变化等引起的任务量波动或生产中断问题,在关键工序设置多个并行可选设备、在生产子线设置助理,以保证装配线的生产率。针对该类问题,构建随机工时下基于资源分配的成本、效率双目标U型装配线平衡模型,并采用Bend... 详细信息

为处理因设备故障、订单变化等引起的任务量波动或生产中断问题,在关键工序设置多个并行可选设备、在生产子线设置助理,以保证装配线的生产率。针对该类问题,构建随机工时下基于资源分配的成本、效率双目标U型装配线平衡模型,并采用Benders分解法,将问题分解为设备和助理分配主问题、工序分配子问题,以降低模型求解的复杂度。提出基于Benders分解的快速非支配遗传算法,通过三层编码及解码来适应多决策变量;采用非回溯的Pareto层级构造和拥挤距离,实现种群评价与选择;提出基于概率的层次化遗传操作,以扩充邻域结构、增强寻优能力、避免局部优化。通过非支配解比率、Pareto前沿解收敛性和个体间距度量指标分析所提算法、多目标遗传算法和非支配排序遗传算法,证明算法获得了逼近Pareto最优前沿的非支配解集,且具有良好的收敛性和分布性。

关键词： U型装配线资源分配多目标优化快速非支配遗传算法

高速公路长隧道机电交安工程施工安全管理探索及应用

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公路 2020年第12期65卷 220-222页

作者：张子凯中交机电工程局有限公司北京市100088

高速公路长隧道机电交安工程施工过程中存在诸多不利客观因素,影响施工安全,对作业人员生命安全造成了威胁。通过分析长隧道机电交安工程施工特点,针对各类安全风险总结探索了各项管理措施、技术措施,包括风险管控、班组管理、安全标准... 详细信息

高速公路长隧道机电交安工程施工过程中存在诸多不利客观因素,影响施工安全,对作业人员生命安全造成了威胁。通过分析长隧道机电交安工程施工特点,针对各类安全风险总结探索了各项管理措施、技术措施,包括风险管控、班组管理、安全标准化管理,同时运用"互联网+安全"理念助力安全管理,从很大程度上杜绝了隧道内施工安全生产事故的发生。

关键词：长隧道机电交安安全管理风险管控安全标准化信息化

基于惩罚浸入边界法的微浮筏阵列柔性蒙皮减阻性能研究

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基于惩罚浸入边界法的微浮筏阵列柔性蒙皮减阻性能研究

作者：张子凯哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

海洋维系着诸多重大安全和发展利益,水下航行器则是维护国家海洋权益的重要装备。续航能力和航行速度是水下航行器重要的性能指标,因此减小航行阻力、提高航速对水下航行器具有重要的战略意义。在众多减阻技术中,柔性表面减阻是一种极... 详细信息

海洋维系着诸多重大安全和发展利益,水下航行器则是维护国家海洋权益的重要装备。续航能力和航行速度是水下航行器重要的性能指标,因此减小航行阻力、提高航速对水下航行器具有重要的战略意义。在众多减阻技术中,柔性表面减阻是一种极具前景的减阻方式。本文基于柔性表面减阻技术和浮筏减振技术,构建了一种用于流体减阻的柔性蒙皮,基于惩罚浸入边界法对该柔性蒙皮进行了数值计算并分析了其减阻性能。本文主要进行了以下几个方面的工作:首先,根据柔性蒙皮流固耦合界面的大变形特点,以惩罚浸入边界法作为柔性蒙皮的流固耦合算法,结合数值稳定性设计了惩罚参数。对柔性蒙皮的流固耦合控制方程进行了时间和空间离散,对相互作用方程中的狄拉克函数进行了正则化近似。基于离散化的控制方程,完成了柔性蒙皮流固耦合的数值计算流程设计。其次,使用开源库IBAMR中的建模单元建立了微浮筏阵列柔性蒙皮的仿真模型,制定了柔性蒙皮的流固耦合数值计算与分析流程并创建了自定义求解器。结合仿真模型编写了阻力计算程序和后处理程序,配置了可视化分析工具Vis It,并通过案例验证了基于惩罚浸入边界法的流固耦合数值计算的有效性。然后,根据柔性蒙皮的仿真模型设定了计算域尺寸、初始条件、边界条件以及网格细化参数,通过无关性验证和独立性验证设定了合适的网格尺寸与时间步长。对柔性蒙皮结构进行了流固耦合数值计算和数据后处理,通过与刚性平板的阻力数据对比,验证了柔性蒙皮的减阻效果并分析了其减阻机理。最后,分析了流速和柔性蒙皮的结构参数对减阻效果的影响。研究结果表明,在数值模拟范围内,减小微浮筏单元的分布间距和外壁面的弹性模量、增大支撑刚度比和阻尼系数均有利于提升柔性蒙皮的减阻性能。在来流速度为1～15m/s时,柔性蒙皮具有减阻效果,且流速在1～8m/s时,相对减阻率随速度的增大而增大;当流速为8m/s左右时,相对减阻率达到最大值;流速在8～15m/s时,相对减阻率随流速的增大而降低。

关键词：柔性蒙皮流固耦合流体减阻惩罚浸入边界法

基于深度卷积神经网络的长时目标跟踪及检测算法研究

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基于深度卷积神经网络的长时目标跟踪及检测算法研究

作者：张子凯华侨大学

学位级别：硕士

目标跟踪和目标检测是计算机视觉系统中的重要组成部分,其作为基础模块,是许多高层任务的性能基础,因而具有十分重要的研究前景和应用价值,也是国内外学者研究的热点。近十多年来,深度神经网络的发展举世瞩目,已然成为人工智能领域的重... 详细信息

目标跟踪和目标检测是计算机视觉系统中的重要组成部分,其作为基础模块,是许多高层任务的性能基础,因而具有十分重要的研究前景和应用价值,也是国内外学者研究的热点。近十多年来,深度神经网络的发展举世瞩目,已然成为人工智能领域的重要基础技术,绝大部分落地的应用也将其作为核心技术。而深度神经网络的迅速发展,也给目标跟踪和目标检测两个领域带来巨大的进步,为以往难以解决的挑战带来新的机遇,例如:丰富的语义信息表达,标准的训练流程等。同时,由于两个领域在任务设定和解决方式上的相似性,也在其思想的互相碰撞下共同发展着。然而,在长时目标跟踪的消失和重现问题,干扰物问题,目标检测中的跨域模型衰退问题,模型的轻量化等一系列复杂的开放性问题的研究上,仍然存在许多提升的空间。针对上述问题,本文基于卷积神经网络提出检测-跟踪范式的长时目标跟踪算法,并针对检测问题中的小样本跨域和模型轻量化问题,解决了小麦头检测和头盔检测的实际问题,主要的研究内容如下:(1)针对长时目标跟踪算法中存在的问题,本文设计了基于全局目标跟踪的检测-跟踪算法以及基于多目标思想的关联策略。针对长时目标跟踪中存在的目标长程消失重现问题,设计了一个高效的全局检测框架和目标融合算子来应对长时目标重现的位置不确定问题,同时保证了实时的跟踪速度。对于跟踪问题中存在的相似物干扰问题,本文提出利用多目标跟踪的思想,将最具干扰性的所有目标进行同时检测,并对目标进行关联,从而显式抑制干扰物,确定目标位置。(2)检测算法的研究价值不仅在于通用检测任务以及在其他任务上的迁移,同时也在于实际任务的特殊设定下的使用。对于跨域样本导致的模型衰退问题,本文讨论小样本以及跨域小麦头检测这个实际场景,并设计了一种在线自适应的多检测模型融合算法。其次,轻量化设计部署检测模型对人工智能算法的落地具有重要意义,本文设计了一个用于边缘计算设备的优化检测算法,在数据端、模型设计端,以及推理端分别进行了多层级的优化设计。

关键词：深度卷积神经网络长时目标跟踪目标检测模型部署

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基于XML的访问控制模型的研究及应用

基于XML的访问控制模型的研究及应用

作者：张子凯江南大学

学位级别：硕士

XML是一种由W3C推出的标记语言,因为它的跨平台,跨网络的特性及其易扩展的语法和语义,使其成为了网络上数据交换的事实标准。随着以XML格式存储数据的日益增多,其安全性已经成为了一个广泛关注的话题。访问控制是保证数据安全的重要手... 详细信息

XML是一种由W3C推出的标记语言,因为它的跨平台,跨网络的特性及其易扩展的语法和语义,使其成为了网络上数据交换的事实标准。随着以XML格式存储数据的日益增多,其安全性已经成为了一个广泛关注的话题。访问控制是保证数据安全的重要手段之一。与传统的文件系统不同,不仅要在文件级别对XML数据实施访问控制,更要在元素和属性级别对XML数据实施细粒度的控制。本文以实现便捷、灵活、实用的访问控制模型为目标,对面向XML数据源的访问控制进行了研究,主要工作如下: 1.首先介绍了XML的一些相关技术,如XPath、DOM、XSL等。然后分别对三种最常用的访问控制策略:自主访问控制、强制访问控制和基于角色的访问控制进行了研究,比较了各自的优劣,并详细介绍了基于角色访问控制参考模型中的RBAC96模型。 2.以公安局信息系统为环境,结合XML数据的特点对基于角色的访问控制中最为典型的RBAC96模型进行了扩展。提出了对文档进行分类的思想,并依据两种不同的标准对角色进行了细分,提出了职位角色、临时角色、抽象角色和全局角色的概念,给出了各概念的准确定义,最终构建了一个新的访问控制模型——双角色的基于角色的访问控制（DR-RBAC,Double Roles-Role based Access Control）模型。 3.给出了所提出的DR-RBAC模型中各实体集的XML格式表示,并对模型中的权限传递、访问类型、访问控制策略、角色偏序关系和约束等进行了研究。根据不同的数据对访问控制要求的差异,我们对权限的定义进行了区分,对职位权限进行了规范、系统的定义,而对临时权限则定义了四个简化授权的授权模板以适应其便捷、灵活的授权要求。并且通过在抽象角色-全局角色映射集中引入时间元素,有效地细化了抽象角色所拥有的权限,与抽象角色在现实中所拥有权限的时间性和任务性的特点形成了完美的对应。 4.以所提出的基于XML的DR-RBAC模型为基础构建了一个实用的面向XML数据源的访问控制系统（XOACS, XML Oriented Access Control System）。给出了系统的基本框架,对各子系统的功能和关键算法进行了描述,并给出了XOACS系统的一个完整的访问控制流程。

关键词：基于角色的访问控制可扩展的标记语言双角色的基于角色的访问控制职位角色抽象角色全局角色

基于改进多目标灰狼算法的装配线平衡与预防维护集成优化

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计算机集成制造系统 2020年第12期26卷 3302-3312页

作者：蒙凯唐秋华张子凯卢辰灏邓明星武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 东风雷诺汽车有限公司设备保全科湖北武汉430056 武汉科技大学汽车与交通工程学院湖北武汉430081

在传统的装配线运行管理中,装配线平衡和设备预防维护是完全分离的两部分,造成了生产的巨大损失和维护的极大不便。面向正常工作的节拍最小化和给定预防维护情形下的节拍最小化及生产调整最小化3个目标,构建装配线平衡与工位预防维护的... 详细信息

在传统的装配线运行管理中,装配线平衡和设备预防维护是完全分离的两部分,造成了生产的巨大损失和维护的极大不便。面向正常工作的节拍最小化和给定预防维护情形下的节拍最小化及生产调整最小化3个目标,构建装配线平衡与工位预防维护的集成优化模型,以期制定出能提供设备维护契机、保证维护时生产连续性的多套分配方案。提出了面向多目标优化的改进灰狼算法,其中基于集成问题的离散特征,设计了基于随机键的编码和解码方法;融合Pareto层级构造和拥挤距离,提出了狼群等级划分方法和更新机制,以保留并更好地探索近优解;引入了交叉算子,以提高算法在每个案例中的分布性。实验结果表明改进后灰狼算法的收敛性、分布性较好,所获得非支配解集更逼近Pareto最优前沿,且平衡与维护的有效集成可显著降低生产成本。

关键词：装配线平衡预防维护集成优化改进灰狼算法多目标优化