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多约束下矩形件排样问题的混合求解算法研究

系统仿真学报 2024年第3期36卷 743-755页

作者：刘野吉卫喜苏璇赵宏轩江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品制造装备重点实验室江苏无锡214122

针对板材和玻璃下料过程中存在的矩形件排样问题,提出了一种基于分割匹配算法与改进蚁群算法的混合算法进行求解。建立了以最大化均方利用率和剩余加工时间为目标的排样优化模型;利用蚁群算法作为排样顺序算法确定部分零件的排样顺序以... 详细信息

针对板材和玻璃下料过程中存在的矩形件排样问题,提出了一种基于分割匹配算法与改进蚁群算法的混合算法进行求解。建立了以最大化均方利用率和剩余加工时间为目标的排样优化模型;利用蚁群算法作为排样顺序算法确定部分零件的排样顺序以满足零件的加工时间限制,为了提高蚁群算法搜索效率,提出了自适应信息素更新策略,引入基于遗传变异和2-opt变异的混合变异策略来增强局部搜索能力。针对于零件在毛坯上位置的排布问题,为提高毛坯的均方利用率同时又满足一刀切约束条件,提出分割匹配算法进行矩形件排布优化。将改后的算法与其他优化算法用国际标准测试案例和企业实际案例进行对比分析,验证了所提混合算法的有效性。

关键词：矩形件排样蚁群算法一刀切多约束混合变异策略

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基于海鸥优化算法的分布式柔性车间调度研究

现代制造工程 2024年第4期 33-42页

作者：孙鸿羽吉卫喜李威刘凯江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品制造装备重点实验室无锡214122

基于分布式柔性作业车间问题特点,构建了以最小化最大完工时间、工厂总能耗和设备总负载为目标函数的数学模型,并对3个目标函数采用线性加权和法进行归一化。在传统的海鸥优化算法基础上,改进了自适应附加变量更新策略,提高算法后期的... 详细信息

基于分布式柔性作业车间问题特点,构建了以最小化最大完工时间、工厂总能耗和设备总负载为目标函数的数学模型,并对3个目标函数采用线性加权和法进行归一化。在传统的海鸥优化算法基础上,改进了自适应附加变量更新策略,提高算法后期的局部寻优能力和收敛精度。融合麻雀算法中的飞行机制,扩大个体局部寻优范围,进一步提高寻优精度。引入针对关键工厂的变邻域搜索算法,拓展了邻域搜索范围,增强了算法的局部搜索能力。通过标准算例和工厂实际算例的验证,证明了改进海鸥优化算法(Improve Seagull Optimization Algorithm,ISOA)在求解多目标分布式柔性作业车间问题上的有效性和可行性。

关键词：分布式柔性作业车间多目标优化变邻域搜索自适应附加变量

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改进灰狼算法求解柔性作业车间插单问题

轻工机械 2024年第2期42卷 95-104页

作者：李威吉卫喜赵宏轩江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

为解决柔性作业车间订单插入问题,课题组建立以最大完工时间、总能耗、总延迟时间和设备负载为目标函数的重调度模型,并对4个目标函数进行线性加权和法归一化,提出一种改进的灰狼算法(improved grey wolfoptimization,IGWO)作为全局优... 详细信息

为解决柔性作业车间订单插入问题,课题组建立以最大完工时间、总能耗、总延迟时间和设备负载为目标函数的重调度模型,并对4个目标函数进行线性加权和法归一化,提出一种改进的灰狼算法(improved grey wolfoptimization,IGWO)作为全局优化算法。首先,采用离散整数编码方式以及混合初始化规则生成高质量初始种群;其次,引入非线性收敛因子,以平衡算法的全局搜索性和局部开发性,同时引入内部狼群个体进化和外来狼群入侵机制来增加算法的搜索广度,避免算法陷入“早熟”;针对订单插入点后未加工的工序,采用事件驱动策略重新调度;最后,通过生产实例验证。结果表明IGWO在求解柔性作业车间订单插入重调度问题上具有有效性和稳定性。

关键词：车间调度灰狼算法重调度非线性收敛因子狼群个体进化外来竞争策略

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Al-Zn体系高压扭转过程中的相变机理

材料导报 2024年第9期38卷 200-205页

作者：陈琛陈昱林苏璇卢璟钰于俊杰张建吉卫喜江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江南大学江苏省食品制造装备重点实验室江苏无锡214122 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

本工作对常温不互溶的Al-Zn体系进行了高压扭转下的机械合金化研究。将0.03 mm厚的纯Al和纯Zn交替堆叠,在3 GPa的压力下进行50圈的高压扭转处理。结果表明,高压扭转处理的Al-Zn合金中产生两种类型的相变,即晶体到非晶的相变,以及密排六... 详细信息

本工作对常温不互溶的Al-Zn体系进行了高压扭转下的机械合金化研究。将0.03 mm厚的纯Al和纯Zn交替堆叠,在3 GPa的压力下进行50圈的高压扭转处理。结果表明,高压扭转处理的Al-Zn合金中产生两种类型的相变,即晶体到非晶的相变,以及密排六方到面心立方的相变。局部高密度位错可能是Al-Zn合金从晶态转变到非晶态的主要原因,而HCP→FCC相变则归因为密排面原子沿晶界产生的Shockley不全位错的滑动。此外,本工作为深入研究Al-Zn合金的固态相变提供了一种新的途径,为提高铝锌合金的力学性能提供了新的思路。

关键词：高压扭转机械合金化相变铝锌合金

改进COOT算法求解多目标柔性车间调度问题

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计算机工程与应用 2023年第22期59卷 307-314页

作者：凌方平吉卫喜江南大学机械工程学院江苏无锡 214122

针对柔性车间调度的多目标优化问题,建立了以完工时间、机器总负荷、能耗为优化目标的模型,并提出了一种结合模拟退火的多目标COOT算法(multi-objective COOT algorithm combined with simulated annealing,MOCOOT-SA)进行求解。该算法... 详细信息

针对柔性车间调度的多目标优化问题,建立了以完工时间、机器总负荷、能耗为优化目标的模型,并提出了一种结合模拟退火的多目标COOT算法(multi-objective COOT algorithm combined with simulated annealing,MOCOOT-SA)进行求解。该算法通过引入存档集和Pareto解的理念,将原有的单目标COOT算法优化成多目标算法,并为其中特定个体选择新的邻域结构和更新方式,再融合模拟退火算法(simulated annealing,SA)优化局部搜索能力和收敛速度。最后选用合适的编解码方式,用MOCOOT-SA算法测试改进的基准算例,并与NSGA-Ⅱ算法、MOPSO算法的结果进行对比,得到各目标上的平均值优化比为0.013~0.047,最优值优化比为0.016~0.045。结果表明,该算法的优点是能更好地解决多目标柔性车间调度问题。

关键词：柔性车间生产调度多目标优化 MOCOOT-SA算法

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改进ICA求解柔性作业车间插单重调度问题

计算机工程与应用 2023年第21期59卷 303-311页

作者：唐亮程峰吉卫喜金志斌江南大学机械工程学院江苏无锡214122

为解决柔性作业车间插单重调度问题,建立了以最大完工时间、总能耗、总延迟时间和总设备变更次数为目标函数的动态重调度模型,并对四个目标采用线性加权和法归一化,提出一种改进的帝国竞争算法(improved imperialist competitive algori... 详细信息

为解决柔性作业车间插单重调度问题,建立了以最大完工时间、总能耗、总延迟时间和总设备变更次数为目标函数的动态重调度模型,并对四个目标采用线性加权和法归一化,提出一种改进的帝国竞争算法(improved imperialist competitive algorithm,I-ICA)作为全局优化算法。在传统帝国竞争算法(imperialist competitive algorithm,ICA)的基础上,引入帝国革命机制,来增加算法的全局搜索,同时引入帝国消除机制来加速算法的收敛和外部帝国入侵策略来增加算法的搜索广度,避免算法陷入“早熟”。针对订单插入点后未加工的工序,采用事件驱动策略重新调度。最后通过生产实例验证,将ICA、遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)作为对比算法,验证了I-ICA在求解柔性作业车间插单重调度问题上的有效性和可行性。

关键词：帝国竞争算法重调度入侵策略消除机制

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动态储位分配策略下仓储作业能耗优化调度

计算机工程与应用 2023年第4期59卷 303-311页

作者：方磊吉卫喜彭威冯晨江南大学机械工程学院江苏无锡214122

针对堆垛机式自动化立体仓库能耗优化任务调度问题,提出了一种动态储位分配策略下的任务调度集成优化方法。该策略允许在当前任务执行批次内重用拣货产生的空库位,产生了任务顺序约束;并结合不同运动状态下堆垛机的运行时间计算差异,建... 详细信息

针对堆垛机式自动化立体仓库能耗优化任务调度问题,提出了一种动态储位分配策略下的任务调度集成优化方法。该策略允许在当前任务执行批次内重用拣货产生的空库位,产生了任务顺序约束;并结合不同运动状态下堆垛机的运行时间计算差异,建立了复合指令下以堆垛机任务总能耗最低为目标的调度模型。依据模型的特点,提出了一种改进帝国竞争算法进行求解。该算法通过设置校正机制使优化解能够满足任务顺序约束,并引入外来种群入侵的概念来避免算法陷入“早熟”。最后通过两组数据对提出的任务调度算法进行了验证,实验结果表明,改进算法在能耗和任务执行效率方面优于其他方法,能够有效减少堆垛机作业过程能耗,提升作业效率。

关键词：动态储位分配策略校正机制入侵机制改进帝国竞争算法

基于改进非支配排序遗传算法的多目标柔性作业车间低碳调度

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中国机械工程 2022年第21期33卷 2564-2577页

作者：姜一啸吉卫喜何鑫苏璇江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品制造装备重点实验室无锡214122

为解决以设备能耗、刀具磨损和切削液消耗为碳排放来源,能耗和人工费用为加工成本的多目标柔性作业车间低碳调度问题,建立以最小化碳排放量、最长完工时间和加工成本为目标的低碳调度模型,提出一种改进带精英策略的非支配遗传算法(NSGA-... 详细信息

为解决以设备能耗、刀具磨损和切削液消耗为碳排放来源,能耗和人工费用为加工成本的多目标柔性作业车间低碳调度问题,建立以最小化碳排放量、最长完工时间和加工成本为目标的低碳调度模型,提出一种改进带精英策略的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)并进行求解。首先通过基于Tent混沌映射的编码与融合了层次分析法(AHP)的贪婪解码来动态调整染色体组成,提高初始种群质量;然后提出了一种基于遗传参数的自适应遗传策略,根据种群进化阶段与种群非支配状态动态调整交叉、变异率;最后设计了一种基于外部档案集的改进精英保留策略,提高了算法后期的种群多样性并保留了进化过程中的优质个体。通过标准调度算例与实际案例验证了改进算法的有效性。

关键词：低碳柔性作业车间多目标调度非支配排序遗传算法

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基于扩展跨阶段局部网络的表面缺陷检测

计算机集成制造系统 2022年第8期28卷 2399-2407页

作者：曹桢淼吉卫喜苏璇张贇王凯江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品制造装备重点实验室江苏无锡214122

工业生产中,表面缺陷检测设备常因硬件计算资源有限而存在性能瓶颈。针对检测中高实时性与高精确度的权衡问题,建立了一种基于扩展跨阶段局部网络的表面缺陷检测模型。首先,基于扩展跨阶段局部网络算法和YOLOv5s模型,构建可上下缩放且... 详细信息

工业生产中,表面缺陷检测设备常因硬件计算资源有限而存在性能瓶颈。针对检测中高实时性与高精确度的权衡问题,建立了一种基于扩展跨阶段局部网络的表面缺陷检测模型。首先,基于扩展跨阶段局部网络算法和YOLOv5s模型,构建可上下缩放且适用于不同规模网络的YOLOv5s-P系列模型,将网络颈部CSP化提高模型特征提取能力;其次,采用SoftPool下采样方法对颈部空间金字塔池化(SPP)模块进行结构和参数优化,并引入深度可分离卷积使模型轻量化的同时避免精度损失。实验表明,在德国DAGM 2007表面缺陷数据集上获得96.1%的mAP,较原模型在检测精度上提升了5%、参数量降低了1.7%,同时部署到边缘设备Raspberry Pi4B上时检测速度为4fps。

关键词：深度学习卷积神经网络跨阶段局部网络缺陷检测