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基于深度学习的柔性流水车间排产优化问题研究

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智能系统学报 2023年第3期18卷 468-479页

作者：韩忠华黎恺嘉周晓锋王继娜孙亮亮沈阳建筑大学信息与控制工程学院辽宁沈阳110168 中国科学院沈阳自动化研究所数字工厂研究室辽宁沈阳110016 辽宁省先进装备制造业基地建设工程中心辽宁省信息安全与软件测评认证中心辽宁沈阳110001

求解柔性流水车间排产优化问题的全局优化算法常采用群体进化算法或数学规划算法,但对新的投产任务进行排产优化过程中,这些优化方法每次都需重新进行耗时的迭代寻优计算,因此提出了一种基于深度学习的智能排产优化方法,通过历史生产数... 详细信息

求解柔性流水车间排产优化问题的全局优化算法常采用群体进化算法或数学规划算法,但对新的投产任务进行排产优化过程中,这些优化方法每次都需重新进行耗时的迭代寻优计算,因此提出了一种基于深度学习的智能排产优化方法,通过历史生产数据训练基于门控循环单元构建的序列到序列深度学习模型,重点研究排产数据中生产任务信息、工艺信息与排产结果的相关性,并将其作为模型编码器的输入;模型解码器的输出为工件的上线序,依据该上线序可以快速给出有效的排产结果,并通过引入注意力机制进一步提高寻优的精度和速率。仿真实验结果表明,基于深度学习的柔性流水车间排产优化方法可以快速获取较好的排产优化结果。

关键词：深度学习排产优化加工上线序柔性流水车间门控循环单元序列到序列注意力机制历史生产数据

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基于复合式遗传算法的电机排产优化

湖南科技大学学报（自然科学版） 2022年第2期37卷 79-87页

作者：王俊深高贵兵张红波湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

为了解决电机的排产优化问题,提出了一种复合式遗传算法进行求解.首先,采用Palmer法产生一个初始解,同时随机产生其他个体来共同组成初始种群;其次,采用子种群分类交叉和种群整体替换策略进行交叉和替换操作;最后,利用Metropolis准则控... 详细信息

为了解决电机的排产优化问题,提出了一种复合式遗传算法进行求解.首先,采用Palmer法产生一个初始解,同时随机产生其他个体来共同组成初始种群;其次,采用子种群分类交叉和种群整体替换策略进行交叉和替换操作;最后,利用Metropolis准则控制变异操作,得到新的种群.整个迭代进化过程采用模拟退火算法的控温准则进行控制,以此寻求最优解.对L公司的生产数据及其订单进行测试,试验结果表明:复合式遗传算法相比传统的遗传算法,能在一定程度上优化排产顺序,提高生产效率;而相比较新改进的遗传算法,其搜索速度更快,算法性能更优.

关键词：电机排产优化遗传算法

柔性制造系统时延Petri网模型排产优化研究

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机械设计与制造 2022年第4期374卷 262-265,269页

作者：洪良王艺翔南恺恺田海霖西安工程大学电子信息学院陕西西安710048

为解决现有柔性制造系统排产效率低的问题,提出一种基于时延Petri网模型的柔性制造系统排产优化方法。首先,根据柔性制造系统生产模式的特点,为其建立包含生产路径约束信息的时延Petri网模型。其次,设计遗传算法与模拟退火算法的混合算... 详细信息

为解决现有柔性制造系统排产效率低的问题,提出一种基于时延Petri网模型的柔性制造系统排产优化方法。首先,根据柔性制造系统生产模式的特点,为其建立包含生产路径约束信息的时延Petri网模型。其次,设计遗传算法与模拟退火算法的混合算法,快速搜寻时延Petri网模型最优或次优变迁发生序列,从而得到系统加工优化路径。最后,通过算例仿真与分析,表明该算法具有较高的准确率,且有较强的跳出陷阱能力,证明了其在基于时延Petri网模型的柔性制造系统排产优化方面的有效性。

关键词：时延Petri网柔性制造系统遗传算法模拟退火算法排产优化

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基于产能平衡的智能工厂排产优化算法研究

基于产能平衡的智能工厂排产优化算法研究

作者：曹津宇西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着工业互联网的发展,工厂内网络呈现出融合、开放、灵活三大发展趋势。工厂内的车间级网络和现场级逐步融合,高实时控制信息和非实时数据可共网有效传输。以时间敏感网络为代表的新型网络技术打破了传统工业网络众多技术壁垒,促进工... 详细信息

随着工业互联网的发展,工厂内网络呈现出融合、开放、灵活三大发展趋势。工厂内的车间级网络和现场级逐步融合,高实时控制信息和非实时数据可共网有效传输。以时间敏感网络为代表的新型网络技术打破了传统工业网络众多技术壁垒,促进工业全流程数据的实时传输。得益于种种技术,智能工厂控制平台得以与现场工业设备打通信息传递的桥梁。现存的手动排产优化方式已不能和信息获取的速度相匹配,需要进行智能化排产。然而,工厂生产情况复杂、生产节奏快,研究出一种贴近工厂实际的、能够快速收敛的排产优化算法仍是现今的研究热点。同时,在智能工厂迅速发展的同时,产能瓶颈逐渐成为了制约工厂发展的重要因素,如何在排产优化的同时,有效利用现场数据信息,平衡各项产能指标也是一个亟待解决的问题。为解决上述问题,本文通过对传统车间调度和多目标问题的研究,提出了一种基于产能平衡的智能工厂排产优化算法。具体研究内容如下:(1)本文针对智能工厂订单结构复杂多变、输入订单类型未知、收敛时间要求高的实际生产情况,提出一种智能工厂排产优化模型。首先基于传统的车间调度模型,建立了适合智能工厂实际情况的基础模型,并引入订单作业、产线槽的概念来动态切割、分配订单,通过改变产品最小分配单位,从而降低排产优化模型求解的时间复杂度。然后我们对改进模型,设计了相应外部惩罚函数来剔除不可行解,并设计了模型的求解流程,利用多种邻域搜索算法来实现模型的求解。实验结果表明,模型求解结果是有效的,模型在各种算法求解过程中表现稳定,而传统车间调度模型及其改进模型求解时间均长于本模型。(2)本文在改进的智能工厂排产优化模型的基础上,针对智能工厂决策人员经验不足、订单组成结构复杂、生产产线相对独立的情况,提出一种基于产能平衡的智能工厂排产优化算法。首先针对工厂情况建立了三项产能指标,并将这三项指标作为目标函数,为每个目标函数设计了一种动态归一化方式。然后基于灰色综合关联分析、单目标优化,设计了一种利用预排产分析各项产能指标联系的方法,从而为决策人员提供建议权重,平衡各项产能指标,实现基于产能平衡的智能工厂排产优化。最后验证了算法的有效性,并将算法结果与单目标优化结果、基于熵权法确定权重的多目标优化结果相比较。实验结果表明,在整体解集层面,该算法在大部分数据集下相较熵权法更靠近单目标最优解集;在个体最优解层面,该算法相较熵权法对大规模数据的产能指标平衡能力更强。

关键词：产能平衡排产优化智能工厂

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炼钢炉机柔性匹配模型的研究与应用

金属材料与冶金工程 2024年第4期 60-64页

作者：李宏辉李士靖苗永康山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂

莱分炼钢厂有2座转炉2台连铸机，1号连铸机经改造后，连铸浇注周期与转炉冶炼周期不匹配，原有一炉对一机固定排产模式无法适应现场需求。通过优化工艺约束条件、确立炉机产能匹配规则、制定炉机柔性匹配规则等措施，解决了炉机非匹配... 详细信息

莱分炼钢厂有2座转炉2台连铸机，1号连铸机经改造后，连铸浇注周期与转炉冶炼周期不匹配，原有一炉对一机固定排产模式无法适应现场需求。通过优化工艺约束条件、确立炉机产能匹配规则、制定炉机柔性匹配规则等措施，解决了炉机非匹配状态下炼钢计划的自动排程问题，提高了排产效率和计划准确率，提升了炼钢智能制造水平。

关键词：炉机不匹配排产优化柔性匹配自动排程

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基于排产优化的铝合金熔铸成本控制研究

中国经贸 2023年第26期 229-231页

作者：陶巧艳湖南中创空天新材料股份有限公司

本文基于排产优化的方法对铝合金熔铸成本进行研究。首先,对铝合金熔铸工艺进行分析,确定关键工序和影响因素。然后,建立了基于排产优化的模型,考虑了包括生产能力、工序时间和设备利用率等因素。通过该模型,可以得到最佳的排产方案,从... 详细信息

本文基于排产优化的方法对铝合金熔铸成本进行研究。首先,对铝合金熔铸工艺进行分析,确定关键工序和影响因素。然后,建立了基于排产优化的模型,考虑了包括生产能力、工序时间和设备利用率等因素。通过该模型,可以得到最佳的排产方案,从而实现降低成本和提高生产效率的目标。实验结果表明,基于排产优化的方法能够显著降低铝合金熔铸成本,并提高生产效率。

关键词：铝合金熔铸设备利用率工序时间关键工序排产优化降低成本提高生产效率生产能力

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基于遗传算法的卷烟换牌排产与优化设计

烟草科技 2019年第5期52卷 94-99页

作者：李丹周延辉周明曾昕红云红河烟草(集团)有限责任公司昆明卷烟厂昆明市五华区红锦路366号650202

为解决卷烟生产换牌耗时长等问题,采用遗传算法对卷烟换牌排产进行了优化设计。结合卷烟换牌生产情况,分析了换牌耗时与设备规格调整之间的关联特性;通过增大变异概率和交叉概率对遗传算法进行改进,防止算法陷入局部最优解;改进后遗传... 详细信息

为解决卷烟生产换牌耗时长等问题,采用遗传算法对卷烟换牌排产进行了优化设计。结合卷烟换牌生产情况,分析了换牌耗时与设备规格调整之间的关联特性;通过增大变异概率和交叉概率对遗传算法进行改进,防止算法陷入局部最优解;改进后遗传算法能够快速找到全局最优解,计算得到最短换牌耗时并给出最优排产方案。仿真结果表明,寻找到的最优排产方案可节约时间240 min;根据仿真最优排序进行卷烟排产试验,结果显示优化后换牌耗时比优化前缩短105 min,有效提高了生产效率。该方法可为完善卷烟生产计划、优化调度策略提供技术支持。

关键词：卷烟生产换牌遗传算法排产优化变异概率交叉概率

基于改进NSGA-Ⅱ的车间排产优化算法研究

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计算机工程与应用 2021年第19期57卷 274-281页

作者：周原令胡晓兵江代渝李航四川大学机械工程学院成都610065

针对NSGA-Ⅱ算法在处理车间排产优化问题中出现的子代种群多样性差、收敛能力差等问题,提出了一种改进NSGA-Ⅱ的车间排产优化算法。改进NSGA-Ⅱ算法主要对传统NSGA-Ⅱ算法的交叉和变异环节,提出新的改进自适应交叉和变异算子,通过对个... 详细信息

针对NSGA-Ⅱ算法在处理车间排产优化问题中出现的子代种群多样性差、收敛能力差等问题,提出了一种改进NSGA-Ⅱ的车间排产优化算法。改进NSGA-Ⅱ算法主要对传统NSGA-Ⅱ算法的交叉和变异环节,提出新的改进自适应交叉和变异算子,通过对个体拥挤度与种群平均拥挤度进行对比,并结合种群迭代进化过程,将遗传概率与种群个体及种群进化迭代次数关联,避免盲目导向性,提高种群的收敛速度;提出新的均匀进化精英保留策略,通过自适应分层次选取种群个体,解决子代种群多样性差的问题。针对车间排产问题,选择"最大化最小交货提前期"和"最小化最大理想加工时间偏差"作为目标函数,运用改进NSGA-Ⅱ算法进行实际工程的仿真分析,对比改进前后算法优化的结果,验证了算法的有效性,同时证明了其应用于实际生产排产调度问题的价值参考性。

关键词：改进NSGA-Ⅱ算法自适应交叉和变异算子均匀进化精英保留策略排产优化

基于改进NSGA-II的车间排产优化算法研究

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计算机工程与应用 2021年

作者：周原令胡晓兵江代渝李航四川大学机械工程学院

针对NSGA-II算法在处理车间排产优化问题中出现的子代种群多样性差、收敛能力差等问题，提出了一种改进NSGA-II的车间排产优化算法。改进NSGA-II算法主要对传统NSGA-II算法的交叉和变异环节，提出新的改进自适应交叉和变异算子，通过对... 详细信息

针对NSGA-II算法在处理车间排产优化问题中出现的子代种群多样性差、收敛能力差等问题，提出了一种改进NSGA-II的车间排产优化算法。改进NSGA-II算法主要对传统NSGA-II算法的交叉和变异环节，提出新的改进自适应交叉和变异算子，通过对个体拥挤度与种群平均拥挤度进行对比，并结合种群迭代进化过程，将遗传概率与种群个体及种群进化迭代次数关联，避免盲目导向性，提高种群的收敛速度；提出新的均匀进化精英保留策略，通过自适应分层次选取种群个体，解决子代种群多样性差的问题。最后，针对车间排产问题，选择“最大化最小交货提前期”和“最小化最大理想加工时间偏差”作为目标函数，运用改进NSGA-II算法进行实际工程的仿真分析，对比改进前后算法优化的结果，验证了算法的有效性，同时证明了其应用于实际生产排产调度问题的价值参考性。

关键词：改进NSGA-II算法自适应交叉和变异算子均匀进化精英保留策略排产优化