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连铸机故障下炼钢-连铸动态调度混合协同进化算法

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工业工程与管理 2024年第1期29卷 184-196页

作者：苏艺璇李铁克王柏琳袁帅鹏张文新北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

连铸机故障问题不仅需要考虑设备指派和时间调整,而且涉及浇次计划的修复,是炼钢-连铸生产中一类复杂的扰动事件。本文针对该问题提出浇次计划修复策略,以最小化总等待时间和调度前后偏差的加权总惩罚为目标,建立了混合整数规划模型,结... 详细信息

连铸机故障问题不仅需要考虑设备指派和时间调整,而且涉及浇次计划的修复,是炼钢-连铸生产中一类复杂的扰动事件。本文针对该问题提出浇次计划修复策略,以最小化总等待时间和调度前后偏差的加权总惩罚为目标,建立了混合整数规划模型,结合问题联合决策及模型变量的特征,提出了遗传算法和粒子群算法相混合的协同进化算法。在算法中,设计了初始启发式修复策略和基于冲突炉次动态修剪解空间策略,提出了前向正推和反向逆推相结合的双向解码方式,并设计了混合协同进化算子,继而利用调整变量对钢材质量产生了不同程度的影响,设定了变量调整次序和基于柔性浇铸时间的可行性处理策略。最后,通过仿真实验验证了模型和算法的可行性和有效性。

关键词：动态调度炼钢-连铸连铸机故障协同进化遗传算法粒子群算法

无关并行机类型混合流水车间成组调度问题的改进候鸟优化算法

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计算机集成制造系统 2022年第12期28卷 3912-3922页

作者：袁帅鹏李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

针对无关并行机类型的混合流水车间成组调度问题,在考虑序列相关准备时间的情况下,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数线性规划模型,结合问题特征提出一种改进的候鸟优化算法。算法对工件组间排序、各工件组内工件间排序、各工件... 详细信息

针对无关并行机类型的混合流水车间成组调度问题,在考虑序列相关准备时间的情况下,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数线性规划模型,结合问题特征提出一种改进的候鸟优化算法。算法对工件组间排序、各工件组内工件间排序、各工件组在各阶段上并行机指派3个子问题进行统一编码,基于负载均衡思想和改进的先到先得策略将染色体解码为问题的可行解;根据编码特征设计了不同的邻域搜索机制来构造邻域结构,并提出一种协同优化的邻域解生成策略。通过不同规模的数据实验和与对比算法的比较分析,验证了所提算法的高效性和稳健性。

关键词：混合流水车间成组调度无关并行机序列相关准备时间候鸟优化算法协同优化

自动化分拣仓库中多自动导引小车在线协同调度算法

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计算机集成制造系统 2022年第11期28卷 3340-3353页

作者：余娜娜李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

针对实时动态环境下自动化分拣仓库中多自动导引小车(AGV)任务指派和路径规划的协同调度问题,以最小化加权总搬运完成时间为目标建立了混合整数线性规划模型,并提出一种集中与分散决策相结合的在线协同调度算法。算法通过集中决策实时... 详细信息

针对实时动态环境下自动化分拣仓库中多自动导引小车(AGV)任务指派和路径规划的协同调度问题,以最小化加权总搬运完成时间为目标建立了混合整数线性规划模型,并提出一种集中与分散决策相结合的在线协同调度算法。算法通过集中决策实时统筹仓库系统的全局信息,并将AGV视为具有决策能力的智能体(Agent),基于分散决策策略,由各AGV自主接收实时仓库信息并确定搬运任务和行走路径。为支持AGV决策,设计了基于优先规则的指派算法和基于栅格阻塞度的路径规划算法,实现了多AGV任务指派和路径规划的协同优化,并解决了多AGV间的冲突和拥堵。通过不同规模的仿真实验验证了所提算法的有效性。

关键词：自动化分拣仓库自动导引小车在线协同调度任务指派路径规划

加工时间不确定的炼钢-连铸区间多目标优化调度

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中国管理科学 2022年

作者：李铁克苏艺璇张文新王柏琳北京科技大学经济管理学院钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心

加工时间不确定是炼钢-连铸生产中普遍存在且具有代表性的一类不确定因素。针对其调度问题，采用三参数区间数描述加工时间不确定性信息，建立了以炉次总等待时间和浇次开浇时间提前/拖期总惩罚最小化为优化目标的区间多目标混合整数规...

加工时间不确定是炼钢-连铸生产中普遍存在且具有代表性的一类不确定因素。针对其调度问题，采用三参数区间数描述加工时间不确定性信息，建立了以炉次总等待时间和浇次开浇时间提前/拖期总惩罚最小化为优化目标的区间多目标混合整数规划模型，并结合问题特征，设计了一种基于分类进化策略的改进快速非支配排序区间多目标遗传算法。在算法中，融合区间数相关操作提出了区间意义下的逆序并行倒推解码法和基于机器选择规则的种群初始化混合策略，设计了基于个体拥挤距离的交叉变异算子分类进化策略，并提出对种群中重复个体执行再变异操作，以维持种群多样性。基于实际生产数据的仿真实验验证了区间多目标优化算法在求解质量和求解效率方面的有效性。

关键词：

考虑加热炉生产因素的热轧板坯轧制计划模型与算法

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控制与决策 2022年第7期37卷 1827-1836页

作者：张卓伦张文新李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

加热炉生产是影响热轧机组利用率和轧制计划质量的重要环节之一.通过分析加热炉对热轧生产的影响,抽取板坯标准在炉时间和出炉温度这两个关键因素,建立热轧板坯轧制计划的整数规划模型,并提出自适应邻域搜索算法.在算法中设计约束满足... 详细信息

加热炉生产是影响热轧机组利用率和轧制计划质量的重要环节之一.通过分析加热炉对热轧生产的影响,抽取板坯标准在炉时间和出炉温度这两个关键因素,建立热轧板坯轧制计划的整数规划模型,并提出自适应邻域搜索算法.在算法中设计约束满足策略、自适应搜索策略和反向学习邻域搜索策略.约束满足策略针对目标特征和加热炉因素设计两种值选择规则,用于生成高质量初始解;自适应搜索策略能够自主选择邻域结构和终止邻域搜索,有效优化邻域结构选择方式和算法收敛速度;反向学习邻域搜索策略基于反向学习技术增强解空间多样性,提高全局搜索能力.基于实际生产数据设计多种规模的实验,通过实验验证了算法的有效性.

关键词：轧制计划热轧板坯加热炉变邻域搜索自适应

考虑连铸机柔性检修的炼钢-连铸混合粒子群调度算法

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计算机集成制造系统 2023年

作者：李毅仁王柏琳袁帅鹏张卓伦李铁克王阳钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京科技大学经济管理学院

连铸工序是炼钢-连铸的核心，连铸机检修既是炼钢-连铸生产设备可靠性的必要保障，也是影响炼钢-连铸生产连续性的重要因素。本文将连铸机可检修时间为区间值的柔性检修要求引入炼钢-连铸调度中，以最小化炉次间等待时间和设备闲置时间... 详细信息

连铸工序是炼钢-连铸的核心，连铸机检修既是炼钢-连铸生产设备可靠性的必要保障，也是影响炼钢-连铸生产连续性的重要因素。本文将连铸机可检修时间为区间值的柔性检修要求引入炼钢-连铸调度中，以最小化炉次间等待时间和设备闲置时间为优化目标，建立了问题的混合整数规划模型，并提出了一种混合粒子群算法。该算法针对粒子群算法在离散问题中容易陷入局部最优的缺点，设计了交叉变异策略和逆向学习策略；为提高迭代效率，设计了对全局最优粒子的模拟退火搜索策略；结合模型中的特殊生产约束和柔性检修约束特征，设计了一种逆序倒推的求解规则。基于实际生产数据进行了对比实验，证明了模型及算法的有效性。

关键词：炼钢-连铸生产调度柔性检修粒子群算法逆向学习

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等待时间受限的流水车间调度问题的若干性质

系统工程理论与实践 2012年第6期32卷 1346-1352页

作者：王柏琳李铁克北京科技大学东凌经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

等待时间受限的流水车间调度问题广泛存在于高温连续作业或中间产品不稳定的流水车间生产管理过程中,要求工件在相邻机器上的等待时间不能超过一定的上限.针对以最小化最大完工时间为目标函数的该类问题,研究了加工机器上的工件序列特征... 详细信息

等待时间受限的流水车间调度问题广泛存在于高温连续作业或中间产品不稳定的流水车间生产管理过程中,要求工件在相邻机器上的等待时间不能超过一定的上限.针对以最小化最大完工时间为目标函数的该类问题,研究了加工机器上的工件序列特征,并在此基础上分析了基于排列排序进行问题求解的可行性和有效性,为算法求解提供了理论依据.

关键词：流水车间生产调度等待时间受限排列排序

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多对多板坯倒垛问题的一种邻域搜索算法

计算机集成制造系统 2010年第3期16卷 658-662,671页

作者：王敏李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083

为解决热轧生产计划中出现的板坯倒垛问题,建立了基于轧制位置与库内板坯多对多对应关系的问题模型,提出了一种新的邻域搜索算法。该算法考虑到轧制计划中的板坯规格组在库内垛位中连续堆放的特点,引入了Sequence邻域概念,使算法能够更... 详细信息

为解决热轧生产计划中出现的板坯倒垛问题,建立了基于轧制位置与库内板坯多对多对应关系的问题模型,提出了一种新的邻域搜索算法。该算法考虑到轧制计划中的板坯规格组在库内垛位中连续堆放的特点,引入了Sequence邻域概念,使算法能够更好地利用问题的特征,并通过两阶段的寻优替换对问题进行求解。实验结果表明了所提模型和算法的可行性和有效性。

关键词：板坯倒垛问题邻域搜索算法启发式算法板坯库钢铁企业

基于TSP方法求解等待时间受限的置换流水车间调度

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控制与决策 2012年第5期27卷 768-772,776页

作者：王柏琳李铁克孙彬北京科技大学东凌经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

等待时间受限的置换流水车间调度问题要求工件在连续两个机器间的等待时间满足上限值约束.对此,分析了工件序列中相邻工件的加工持续时间及其上下界关系,并且提出一种启发式方法.首先,建立旅行商间题(TSP)以生成初始调度;然后,采用扩展... 详细信息

等待时间受限的置换流水车间调度问题要求工件在连续两个机器间的等待时间满足上限值约束.对此,分析了工件序列中相邻工件的加工持续时间及其上下界关系,并且提出一种启发式方法.首先,建立旅行商间题(TSP)以生成初始调度;然后,采用扩展插入方法优化调度解.为了衡量算法性能,给出问题下界的计算方法和相关评价指标,并通过数据实验验证了该启发式和下界计算方法的可行性和有效性.

关键词：生产调度置换流水车间等待时间受限启发式