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基于新型邻域结构的混合算法求解作业车间调度

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机械工程学报 2016年第9期52卷 141-150页

作者：赵诗奎济南大学机械工程学院济南250022

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种融合新型邻域结构的混合求解方法。混合算法由具有全局搜索能力的遗传算法和基于邻域结构的邻域搜索算法构成。在邻域结构的设计中,研究了基... 详细信息

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种融合新型邻域结构的混合求解方法。混合算法由具有全局搜索能力的遗传算法和基于邻域结构的邻域搜索算法构成。在邻域结构的设计中,研究了基于甘特图的工序头尾长度计算方法,以及关键工序查找方法。通过分析已有各种邻域结构及相关理论性质,指出邻域结构的根本在于引导关键工序对机器空闲时间进行利用,并将利用方式分为两种情况:直接利用和间接利用。综合两种利用方式,科学指导关键工序的移动,根据关键工序的类型定义相应的移动操作,使其移动范围突破了工序块的内部、紧前、紧后位置限制,扩大了有效移动范围。结合43个基准算例进行测试分析,验证了所提算法具有良好的求解性能。此外,所设计的邻域结构可以进一步融合其他智能算法求解JSP问题。

关键词：作业车间调度问题遗传算法邻域结构邻域搜索最大完工时间

求解柔性作业车间调度问题的两级邻域搜索混合算法

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机械工程学报 2015年第14期51卷 175-184页

作者：赵诗奎济南大学机械工程学院济南250022

针对柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem,FJSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种融合两级邻域搜索和遗传算法的混合算法。基于通过利用机器空闲时间来减小最大完工时间的想法,构造邻域结构,对关键路径上的... 详细信息

针对柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem,FJSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种融合两级邻域搜索和遗传算法的混合算法。基于通过利用机器空闲时间来减小最大完工时间的想法,构造邻域结构,对关键路径上的关键工序进行移动,实现邻域搜索,以改进当前解;设计针对FJSP问题特点的两级邻域搜索方式,第一级邻域搜索为跨机器移动工序,将工序移动到除当前加工机器之外的其他可选机器上,第二级邻域搜索为同机器移动工序,将工序在当前加工机器上进行移动;给出两级邻域搜索相应的保证可行解工序移动条件;兼顾FJSP问题求解算法的全局搜索能力和局部搜索能力,利用遗传算法实现全局搜索,两级邻域搜索实现局部搜索;采用国际通用的FJSP问题基准算例进行测试,验证了所提方法的有效性。

关键词：柔性作业车间调度问题两级邻域搜索邻域结构遗传算法

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柔性作业车间调度的改进邻域结构混合算法

计算机集成制造系统 2018年第12期24卷 3060-3072页

作者：赵诗奎济南大学机械工程学院山东济南250022

针对柔性作业车间调度问题,以优化最大完工时间为目标,提出一种融合改进邻域结构的混合算法。柔性作业车间调度问题机器选择是工序排序优化的前提和基础,因此,将邻域结构分两级进行:第一级跨机器移动工序,第二级同机器移动工序。对同机... 详细信息

针对柔性作业车间调度问题,以优化最大完工时间为目标,提出一种融合改进邻域结构的混合算法。柔性作业车间调度问题机器选择是工序排序优化的前提和基础,因此,将邻域结构分两级进行:第一级跨机器移动工序,第二级同机器移动工序。对同机器移动工序方面进行了改进,结合关键工序的类型定义了相应的移动操作,对已有邻域结构进行了无效移动的精简和有效移动的扩展,提高了邻域结构的精准有效性。给出了邻域结构相应的近似移动评价方法,综合考虑算法的全局搜索能力和局部搜索能力,设计了柔性作业车间调度问题求解算法。通过采用基准算例进行测试,验证了所提方法的有效性。

关键词：柔性作业车间调度问题遗传算法邻域结构最大完工时间近似评价

Job Shop基于无延迟调度路径重连与回溯禁忌搜索算法研究

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机械工程学报 2021年第14期57卷 291-303页

作者：赵诗奎济南大学机械工程学院济南250022

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种路径重连和禁忌搜索混合算法。结合JSP领域知识设计路径重连,分别将正向无延迟调度解和反向无延迟调度解作为导向解。在正向无延迟和反向无... 详细信息

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种路径重连和禁忌搜索混合算法。结合JSP领域知识设计路径重连,分别将正向无延迟调度解和反向无延迟调度解作为导向解。在正向无延迟和反向无延迟调度甘特图中,每一道工序的左边与右边分别无可用空闲时间。提出基于当前解工序头长度的正向无延迟调度转化算法,以及反转工件工艺路线,基于当前解工序尾长度的反向无延迟调度转化算法。设计新的基于精英解的回溯禁忌搜索算法,能够充分利用迭代过程中的历史解信息。不但提取更新的当前最优解加入到精英解集合,而且当最优解连续不更新代数达到设定值时,提取区间代数内较好的当前解加入到精英解集合。实现精英解池的不断补充和动态更新,使得算法可以持续进行回溯搜索。采用移动范围更广的邻域结构进行搜索,将路径重连与禁忌搜索算法混合,对JSP问题基准算例进行测试,验证了所提算法的有效性。

关键词：作业车间调度禁忌搜索算法路径重连无延迟调度最大完工时间

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作业车间调度问题的多工序联动邻域结构研究

机械工程学报 2020年第13期56卷 192-206页

作者：赵诗奎济南大学机械工程学院济南250022

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种有效的多工序联动邻域结构。邻域结构真正将JSP求解算法的盲目搜索变得更加科学有效,同时移动多个工序是进一步提升邻域结构性能的关键。针... 详细信息

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种有效的多工序联动邻域结构。邻域结构真正将JSP求解算法的盲目搜索变得更加科学有效,同时移动多个工序是进一步提升邻域结构性能的关键。针对交换两个工序邻域结构,从理论上剖析了如何进行多工序联动能够优化最大完工时间。对已有多工序联动邻域结构存在的不足进行了分析,提出了科学有效的最多同时交换3对工序的多工序联动邻域结构。在交换关键工序块边缘工序的同时,根据最早开完工时间查找前移工序的工件前序工序,对其进行前移交换操作,根据最晚开完工时间查找后移工序的工件后序工序,对其进行后移交换操作。提出了更为宽泛的针对2个工序交换操作的可行解保障条件,在此基础上,扩展了同时交换2对工序和3对工序的可行解保障条件。对JSP基准算例进行测试,验证了所提邻域结构具有良好的性能,对于设计更为高效的JSP求解算法具有重要意义。

关键词：作业车间调度问题邻域结构多工序联动邻域搜索最大完工时间

基于工序约束链编码的遗传算法求解产品综合调度问题

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中国机械工程 2017年第20期28卷 2483-2492页

作者：石飞赵诗奎济南大学机械工程学院济南250022

针对产品综合调度优化问题,提出一种基于工序约束链编码的遗传算法。该算法设计的编码方法,不但能准确体现产品工艺树中的工序约束关系,而且不会强加新的约束,保证了初始解空间的可行性和完备性;同时避免了分区编码方法存在强加约束和... 详细信息

针对产品综合调度优化问题,提出一种基于工序约束链编码的遗传算法。该算法设计的编码方法,不但能准确体现产品工艺树中的工序约束关系,而且不会强加新的约束,保证了初始解空间的可行性和完备性;同时避免了分区编码方法存在强加约束和遗漏解空间的问题。针对交叉、变异操作产生不可行解的问题,设计了一种基于邻接矩阵的修复方法。实验测试结果验证了所提算法的有效性。

关键词：工序约束链产品综合调度问题邻接矩阵遗传算法

基于工序编码和邻域搜索策略的遗传算法优化作业车间调度

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机械工程学报 2013年第16期49卷 160-169页

作者：赵诗奎方水良浙江大学机械工程学系杭州310027

针对作业车间调度优化问题,研究对其进行求解的遗传算法的种群初始方法和邻域搜索机制。为提高初始种群的质量,采用主动调度、无延迟调度与启发式规则相结合的启发式方法初始群体;基于关键路径构造邻域结构,将关键工序的邻域搜索移动与... 详细信息

针对作业车间调度优化问题,研究对其进行求解的遗传算法的种群初始方法和邻域搜索机制。为提高初始种群的质量,采用主动调度、无延迟调度与启发式规则相结合的启发式方法初始群体;基于关键路径构造邻域结构,将关键工序的邻域搜索移动与基于工序的编码方式相结合,避免不可行解的产生以及染色体的检测修复等工作;对工序块的块首、块内和块尾工序分别定义了不同的邻域移动操作。基于主动解码得到的甘特图,根据工序的开工时间,正向标准化染色体,使染色体中的工序位置顺序与机器上的工序实际加工顺序一致。为扩大工序的邻域移动范围,对甘特图进行右移处理,根据工序的完工时间,反向标准化染色体。对正向和反向得到的两个标准化染色体进行邻域搜索。采用基准算例进行测试,验证了所提算法的有效性。

关键词：作业车间调度遗传算法种群初始化邻域搜索启发式规则

基于障碍图模型和禁忌搜索混合算法求解作业车间调度问题

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机械工程学报 2023年第16期59卷 435-444,426页

作者：黄林赵诗奎黄森济南大学机械工程学院济南250022 浙江师范大学计算机系金华321000

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种基于障碍图模型和禁忌搜索混合算法。在障碍图模型中,设计有效的路径搜索算法,实现被移走工件的科学插入,进而实现工件级尺度的搜索。在禁忌... 详细信息

针对作业车间调度问题(Job shop scheduling problem,JSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种基于障碍图模型和禁忌搜索混合算法。在障碍图模型中,设计有效的路径搜索算法,实现被移走工件的科学插入,进而实现工件级尺度的搜索。在禁忌搜索算法中,采用邻域结构实现移动工序搜索。通过两种算法混合,实现工件级与工序级尺度协同搜索,当某一算法陷入局部最优时,从当前算法的邻域解中选择一个解进入另一个算法运行,二者相互协同从而求解出高质量的解。通过对JSP基准算例测试,验证所提算法的有效性。通过研究障碍图路径的特征,设计新的节点扩展方式,不仅可以寻找障碍图最短路径,还可为其它路径搜索提供方法借鉴,同时所提的混合算法也可以看作是一个有效的算法框架。

关键词：作业车间调度障碍图模型禁忌搜索算法路径规划最大完工时间

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输血输液加温仪的恒温控制系统设计

控制工程 2023年第7期30卷 1213-1218页

作者：张荣波赵诗奎郑安荣刘玲云航电中和山东医疗技术有限公司山东济南250104 济南大学机械工程学院山东济南250022

在医用输血输液加温仪的恒温控制过程中,加热管的热传导迟滞特性导致系统的快速性和超调量无法兼顾。为解决此问题,对加热管的热传导规律进行研究,设计了一种带温升速率负反馈的PID恒温控制算法。该算法根据加热管的温升速率对PID控制... 详细信息

在医用输血输液加温仪的恒温控制过程中,加热管的热传导迟滞特性导致系统的快速性和超调量无法兼顾。为解决此问题,对加热管的热传导规律进行研究,设计了一种带温升速率负反馈的PID恒温控制算法。该算法根据加热管的温升速率对PID控制作用进行动态修正,将因热传导的迟滞特性而滞留在加热管内部的热量以温升速率量化后再作为负反馈动态补偿到PID控制作用中,在邻近稳态时按一定函数衰减PID控制作用。实验结果表明,基于温升速率负反馈动态修正的PID恒温控制系统的过渡时间更短,超调量更小,稳态误差控制在±0.1℃以内。

关键词：加热管恒温控制 PID控制动态修正热传导