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改进文化基因算法求解双资源约束柔性作业车间调度问题

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控制工程 2024年第6期31卷 981-994页

作者：王玉芳陈凡姚彬彬曾亚志南京信息工程大学自动化学院江苏南京210044 南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学气象能源利用与控制工程技术研究中心江苏南京210044

针对具有机器和工人的双资源约束柔性作业车间调度问题,以最小化最大完工时间为目标构建调度模型,并设计一种改进文化基因算法对其进行求解。由于该调度问题需要同时考虑工序排序、机器选择及工人选择3个子问题,故采用三层序列编码。考... 详细信息

针对具有机器和工人的双资源约束柔性作业车间调度问题,以最小化最大完工时间为目标构建调度模型,并设计一种改进文化基因算法对其进行求解。由于该调度问题需要同时考虑工序排序、机器选择及工人选择3个子问题,故采用三层序列编码。考虑传统解码方式存在收敛速度慢、收敛不完全的弊端,设计一种扩展型插入式主动解码方式,以提高算法的收敛速度;针对进化算法易陷入局部最优的缺陷,设计一种基于负载平衡的机器和工人再分配算子,增强算法的全局搜索能力,对种群中的优秀个体采用改进变邻域搜索以提高算法的局部寻优能力。最后,利用仿真算例及航空设备生产实例进行实验,验证所提算法求解双资源约束调度问题的有效性。

关键词：柔性作业车间调度双资源约束文化基因算法负载平衡变邻域搜索

基于改进Jaya算法的双资源约束柔性作业车间调度

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吉林大学学报（工学版） 2023年第2期53卷 480-487页

作者：郭鹏赵文超雷坤西南交通大学机械工程学院成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室成都610031

考虑工人操作熟练度对双资源约束柔性作业车间调度的影响,提出改进的Jaya算法对其进行求解。与经典柔性作业车间不同的是,双资源约束柔性作业车间调度问题(DRCFJSP)需要同时处理工件排序、设备分配和工人指派3个子问题。通过改进标准Jay... 详细信息

考虑工人操作熟练度对双资源约束柔性作业车间调度的影响,提出改进的Jaya算法对其进行求解。与经典柔性作业车间不同的是,双资源约束柔性作业车间调度问题(DRCFJSP)需要同时处理工件排序、设备分配和工人指派3个子问题。通过改进标准Jaya算法以使其适用于求解具有最小完工时间准则的DRCFJSP,具体改进包括设计三维向量编码方案,结合设备、工人和工件的集成特征进行种群初始化,围绕车间调度离散化特点扩展算法更新迭代机制,并设计了基于关键路径的局部邻域搜索策略和接受准则。对扩展后的柔性作业车间测试算例进行求解,并与现有算法进行比较,结果表明:本文算法具有一定的有效性和优越性,表明本文优化调度方法能在有限的资源下实现人员合理配置和工件快速排序。

关键词：计算机应用双资源约束柔性作业车间调度 Jaya算法关键路径局部邻域搜索

双资源约束下的船舶管件柔性生产车间调度优化

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船舶工程 2023年第6期45卷 21-30,166页

作者：白志阳王岳江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000

针对船舶管件柔性车间的复杂制造环境,建立以完工时间为主要优化目标、以设备资源和辅助资源为约束条件的双资源约束柔性生产车间调度问题模型,设计一种改进布谷鸟算法对其进行求解。针对问题特征及复杂性,在布谷鸟算法核心框架不变的... 详细信息

针对船舶管件柔性车间的复杂制造环境,建立以完工时间为主要优化目标、以设备资源和辅助资源为约束条件的双资源约束柔性生产车间调度问题模型,设计一种改进布谷鸟算法对其进行求解。针对问题特征及复杂性,在布谷鸟算法核心框架不变的基础上,提出一种莱维飞行自适应步长因子;同时,设计基于2种局部搜索的巢寄生策略,并引入模拟退火算法,以解决工序维、设备维和资源维的调度优化问题。将该算法应用于企业实际生产模型,结果表明:改进算法能有效避免设备资源冲突,具备较好的综合调度特性。

关键词：船舶管件柔性车间调度优化双资源约束布谷鸟搜索算法

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面向航空结构件的双资源约束批量流调度

计算机集成制造系统 2023年

作者：王玉芳华晓麟曾亚志陈凡姚彬彬南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心南京信息工程大学自动化学院南京信息工程大学气象能源利用与控制工程技术研究中心

针对航空结构件批量调度问题，考虑双资源约束和批量生产特性，以最大完工时间、瓶颈机器负载为目标，建立双资源批量流柔性作业车间调度模型，并提出了一种基于子批划分的混合灰狼优化算法进行求解。设计一种种群引导策略，强化种群进... 详细信息

针对航空结构件批量调度问题，考虑双资源约束和批量生产特性，以最大完工时间、瓶颈机器负载为目标，建立双资源批量流柔性作业车间调度模型，并提出了一种基于子批划分的混合灰狼优化算法进行求解。设计一种种群引导策略，强化种群进化效率和算法的收敛性能；提出基于子批划分的搜索策略，采取不同算子扩大算法的搜索范围，提高算法的全局搜索能力；设计基于关键任务的局部搜索策略，增强算法的局部搜索能力。通过扩展标准算例验证了改进策略和算法性能的有效性及优越性。通过航空结构件生产实例验证算法求解双资源约束批量流柔性作业车间调度问题的显著优势。

关键词：航空结构件双资源约束批量流柔性作业车间调度多目标优化灰狼算法

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双资源约束作业车间调度算法研究

机械工程学报 2010年第22期46卷 175-181页

作者：李兢尧孙树栋黄媛王宁西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室西安710072 西北工业大学机电学院西安710072

针对存在差异性工人的双资源约束作业车间调度问题,提出一种混合蚁群算法进行求解。该算法借鉴禁忌搜索思想,基于工艺约束为每只蚂蚁建立候选解空间,通过压缩蚂蚁搜索空间提高解搜索效率;引入各种启发式资源选配策略,在蚂蚁寻径过程中... 详细信息

针对存在差异性工人的双资源约束作业车间调度问题,提出一种混合蚁群算法进行求解。该算法借鉴禁忌搜索思想,基于工艺约束为每只蚂蚁建立候选解空间,通过压缩蚂蚁搜索空间提高解搜索效率;引入各种启发式资源选配策略,在蚂蚁寻径过程中渐进地为各工序配置最优的设备、工人双资源组合;以模拟退火算法作为局部搜索机制,对每次迭代的最优解进行退火优化,增强算法全局收敛能力。证明了该混合算法的搜索过程是一个有限非齐次不可约马尔科夫链后,基于马尔科夫链知识对其全局收敛性进行理论分析。最后采用仿真试验及统计分析方法确定最优的参数组合和资源选配策略,通过该混合蚁群算法与其他算法对随机算例运算结果的对比分析,表明所提算法搜索性能较强且鲁棒性较优。

关键词：双资源约束混合蚁群算法马尔科夫链

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双资源约束的航天结构件车间生产调度方法

机械工程学报 2018年第9期54卷 55-63页

作者：周亚勤杨长祺吕佑龙金永乔张洁东华大学机械工程学院上海航天精密机械研究所

针对航天结构件生产调度过程中工序加工时间随操作人员能力级别而变化,关重件和关键工序特定设备和人员要求约束等问题,构建综合考虑关键设备和人员双资源约束的柔性车间作业调度数学模型,解决航天结构件生产设备资源维、人员资源维、... 详细信息

针对航天结构件生产调度过程中工序加工时间随操作人员能力级别而变化,关重件和关键工序特定设备和人员要求约束等问题,构建综合考虑关键设备和人员双资源约束的柔性车间作业调度数学模型,解决航天结构件生产设备资源维、人员资源维、工序信息维的描述。为实现双资源约束下的柔性调度,提出嵌套式蚁群-遗传混合算法,针对结构件加工工序设备和人员双资源选择问题,建立资源选择问题与蚁群并行搜索的映射关系,设计蚁群算法实现资源选择;为提高算法搜索性能,利用遗传算法求解当前蚂蚁资源选择下的调度问题,在避免人员资源使用冲突前提下实现设备加工工序的优化排序,使得关键设备利用率最大,总完工时间最短,并通过综合考虑蚁群和遗传算法阶段的求解目标进行蚁群算法信息素的更新,大大提高算法获得较优解的性能。最后,通过航天结构件车间实际案例进行算法测试,测试结果表明,嵌套式蚁群-遗传混合算法能有效地求解双资源约束的航天结构件车间生产调度问题,可降低资源总负荷,提高关键设备利用率,避免人员资源冲突,具有良好的综合调度性能。

关键词：航天结构件生产柔性调度双资源约束嵌套式蚁群-遗传混合算法

改进布谷鸟算法求解双资源约束柔性车间调度问题

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计算机应用研究 2022年第8期39卷 2295-2300页

作者：罗浩嘉潘大志西华师范大学数学与信息学院四川南充637009 西华师范大学计算方法与应用研究所四川南充637009

针对双资源约束的柔性车间调度问题(DRCFJSP),以优化最大完工时间为目标,设计出一种具有改进解码方案的布谷鸟算法对其进行求解。由于DRCFJSP除了需要考虑机器的分配,还需要兼顾工人的加工情况,所以改进了传统解码方式以避免机器和工人... 详细信息

针对双资源约束的柔性车间调度问题(DRCFJSP),以优化最大完工时间为目标,设计出一种具有改进解码方案的布谷鸟算法对其进行求解。由于DRCFJSP除了需要考虑机器的分配,还需要兼顾工人的加工情况,所以改进了传统解码方式以避免机器和工人在加工时间上的冲突,同时在解码时尽可能利用机器和工人的空闲时间。在布谷鸟算法核心框架下,将布谷鸟种群随机划分为三个子群,每个子群采用不同Lévy飞行方式独立进行寻优,并通过差分算子实现子群间信息交流,不仅增强了算法的全局搜索能力,也平衡了算法的局部搜索能力。最后通过基准测试算例进行实验仿真分析并与其他算法进行对比,验证了改进布谷鸟算法和改进解码方法的有效性和优越性。

关键词：柔性车间调度双资源约束布谷鸟算法改进解码方法

考虑工人熟练度的双资源约束柔性作业车间调度

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考虑工人熟练度的双资源约束柔性作业车间调度

作者：王鑫龙南昌大学

学位级别：硕士

人因指标和绿色生产的相关指标对车间生产效率以及绿色发展具有至关重要的影响,本文针对这两个方面,以完工时间、机器总负载、工人成本和总能耗为目标,建立了一个高维多目标的双资源约束柔性作业车间调度问题(Dual Resource-constrained... 详细信息

人因指标和绿色生产的相关指标对车间生产效率以及绿色发展具有至关重要的影响,本文针对这两个方面,以完工时间、机器总负载、工人成本和总能耗为目标,建立了一个高维多目标的双资源约束柔性作业车间调度问题(Dual Resource-constrained Flexible Job shop Scheduling Problem,DRCFJSP)模型,将机器柔性和工人柔性两个影响车间生产的因素结合考虑。并针对高维多目标的DRCFJSP提出了一种改进的多目标蜘蛛猴优化算法(Multi-objective spider monkey Optimization algorithm,MOSMO)进行问题的求解。在模型的优化目标方面,不仅考虑了车间调度最常用的完工时间指标,还涉及了绿色生产的有关指标,如机器负载、车间能耗和人为因素指标工人成本。并在调度模型中设置工序顺序约束、机器加工约束和工人操作约束,以更好地符合生产规律。在算法方面,采用了一种三层编码方式,可以同时布置工人、机器和工件来生成种群编码,并根据三层编码的特点重新设计了种群交叉和变异的方式。针对加工机器的选择和工序的排序,采用多种初始化规则来提高初始种群的质量。使用贪婪插入式解码方法计算加工时间,充分利用工人和机器的加工间隙。引入了快速非支配排序的方法以及基于参考点的选择算子对种群进行筛选操作,保证种群进化时有足够的选择压力。引进了三种改进的生成邻域解的方式,来提高算法的局部搜索能力,在每次迭代过程中优化最优解集。最后,根据车间调度问题的经典算例,构建了加入工人柔性的20个测试算例,并将MOSMO与其他先进算法进行比较,通过计算最终解集的IGD值和HV值,验证了MOSMO处理DRCFJSP问题的有效性。将MOSMO应用于车间实际生产案例并与单目标算法作对比,证明了该算法处理实际问题的能力。使用属性层次模型与灰色关联度分析法进行最优解集的比较,帮助决策者进行调度方案的选择。

关键词：双资源约束柔性作业车间工人柔性蜘蛛猴优化算法绿色生产

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基于压缩时窗的双资源约束作业车间调度策略

计算机集成制造系统 2016年第12期22卷 2827-2835页

作者：李兢尧黄媛王军强西北工业大学第365研究所陕西西安710072 西北工业大学机电学院陕西西安710072 西北工业大学生产与运作系统性能分析中心陕西西安710072

针对双资源约束作业车间调度问题的多重约束特点,提出分支种群遗传算法进行求解,在利用时窗比较策略进行预调度的基础上,通过分析预调度方案成本指标优化不佳、时窗空隙较多等问题,提出基于压缩时窗的再调度策略,针对双调度目标分别论... 详细信息

针对双资源约束作业车间调度问题的多重约束特点,提出分支种群遗传算法进行求解,在利用时窗比较策略进行预调度的基础上,通过分析预调度方案成本指标优化不佳、时窗空隙较多等问题,提出基于压缩时窗的再调度策略,针对双调度目标分别论证压缩时窗调度条件,通过工序的调度次序调整有效优化双调度目标。通过策略对比与算法性能比较实验证明,压缩时窗调度策略能有效增强算法的局部搜索能力,获得更加逼近Pareto前沿的调度结果。

关键词：双资源约束分支种群遗传算法时窗比较压缩时窗