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基于改进nsga-ⅲ算法的X公司冰箱内胆混流装配线平衡优化研究

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基于改进NSGA-Ⅲ算法的X公司冰箱内胆混流装配线平衡优化研究

作者：李叶河北科技大学

学位级别：硕士

随着消费者个性化需求不断丰富且市场竞争加剧,混流装配线以能够同时对多种工艺相似的产品进行混合装配的优势逐步替代单一装配线,并在当今制造业企业中广泛应用。然而,由于多产品混流装配的时间和工艺均存在差异,导致混流装配线平衡问... 详细信息

随着消费者个性化需求不断丰富且市场竞争加剧,混流装配线以能够同时对多种工艺相似的产品进行混合装配的优势逐步替代单一装配线,并在当今制造业企业中广泛应用。然而,由于多产品混流装配的时间和工艺均存在差异,导致混流装配线平衡问题相较于单一装配线而言复杂度更高。因此,如何对混流装配线进行优化与改进,从而提高其装配效率来进一步满足市场需求,是当前制造业需要关注的问题。本文以X公司冰箱内胆混流装配线为研究目标,首先通过收集当前混流装配线的数据,找出其现阶段存在的问题,使用传统IE方法对装配线运行情况和作业内容进行初步改善;其次,考虑操作者疲劳问题,针对操作者体力负荷不均衡的现象,建立考虑操作者能量消耗量的体力负荷模型,避免出现体力负荷过高的工位。最终以最小化生产节拍、工位间负荷均衡和工人体力负荷均衡为目标构建了混流装配线平衡优化数学模型;然后,引入模拟退火算法对基础nsga-Ⅲ算法进行了改进设计,用改进nsga-ⅲ算法对工序和操作者重新分配,获得最优方案;最后,利用Flexsim对优化前后的混流装配线完成模型对比,验证了其优化效果。X公司冰箱内胆混流装配线优化后,装配线平衡率由66.60%提升至84.46%,操作者的体力负荷也更加均衡,有效提升了装配线生产效率。本文对冰箱内胆混流装配线的研究为其他企业解决类似问题提供了借鉴,对混流装配线优化等研究提供一定的指导作用。

关键词：混流装配线操作者体力负荷模拟退火算法改进nsga-ⅲ算法 Flexsim仿真

基于改进nsga-ⅲ算法的A公司液晶电视拆卸线平衡优化研究

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基于改进NSGA-Ⅲ算法的A公司液晶电视拆卸线平衡优化研究

作者：夏建平西南交通大学

学位级别：硕士

科技的高速发展加快了电子产品更新和淘汰的速度,由此产生的大量电子废弃物对资源和环境造成了严重威胁。拆卸过程能从产品中提取价值零部件进行循环利用,是电子废弃物回收再制造环节的重要组成部分。拆卸线具有高效率、低污染和低成本... 详细信息

科技的高速发展加快了电子产品更新和淘汰的速度,由此产生的大量电子废弃物对资源和环境造成了严重威胁。拆卸过程能从产品中提取价值零部件进行循环利用,是电子废弃物回收再制造环节的重要组成部分。拆卸线具有高效率、低污染和低成本等优点,是工业上实现大规模拆卸的最佳形式,对拆卸线平衡问题的研究逐渐受到企业和学者们的广泛关注。本文以A公司液晶电视拆卸线为研究对象,调研并分析了该拆卸生产线现状,在明确具体问题后,首先借助精益优化方法对工艺流程、拆卸线布局等方面进行优化。为达到更好的平衡状态和优化拆卸任务间可能存在的顺序相依干扰,建立了以工位数、空闲时间均衡指标、拆卸时间和拆卸成本为优化目标的U型顺序相依拆卸线平衡数学模型。针对上述模型,研究提出了一种融入Pareto思想的多目标改进nsga-Ⅲ混合算法,即在原始nsga-Ⅲ算法中嵌入变邻域搜索过程以增强算法在迭代中的寻优性能。然后设计了基于问题约束下的编码、解码、种群更新和选择操作,且通过求解不同拆卸规模中的算例并与四种经典的元启发式算法进行对比验证了本文算法的有效性和优越性。最后将所提模型和算法应用到液晶电视拆卸线上获得了最终的拆卸方案,并通过对平衡前后的拆卸方案进行对比表明了研究的优化效果。本文通过对A公司液晶电视拆卸线进行优化分析,提高了拆卸效率,降低了拆卸成本和工位数量,对于公司拆卸效益的增加具有重要的作用和意义,同时也为其他回收拆解型企业提供一定的参考。

关键词：拆卸线平衡问题 U型布局多目标优化改进nsga-ⅲ算法

面向低碳理念的桥梁群多目标维护决策优化研究

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中国公路学报 2024年第4期37卷 188-200页

作者：王磊陈瑞戴理朝涂荣辉长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 浙江省交通工程管理中心浙江杭州311215

为解决低碳理念下路网桥梁群维护策略制定难题,提出了基于改进第三代非支配排序遗传算法(nsga-Ⅲ算法)的桥梁群多目标维护决策计算框架。首先,基于碳排放因子理论提出了路网桥梁群维护阶段碳排放计算方法,该方法涵盖了加固原材料生产、... 详细信息

为解决低碳理念下路网桥梁群维护策略制定难题,提出了基于改进第三代非支配排序遗传算法(nsga-Ⅲ算法)的桥梁群多目标维护决策计算框架。首先,基于碳排放因子理论提出了路网桥梁群维护阶段碳排放计算方法,该方法涵盖了加固原材料生产、车辆通行以及辅助设施三级碳排放来源。以单个桥梁和节点连通可靠度为基准,建立了融合碳排放量、综合维护费用等指标的桥梁群多目标维护优化模型。其次,通过遗传K均值聚类法产生最佳聚类中心替代原nsga-Ⅲ的参考点,利用基于遗传参数的动态交叉变异机制增强种群的多样性,提出了改进nsga-ⅲ算法;同时,结合组合权重逼近理想解排序法实现考虑决策者偏好的桥梁网络多目标维护优化模型的快速、精准求解。最后,以某地区桥梁网络为背景,分析了考虑决策者偏好的维护策略,并对比了不同目标组合对维护策略的影响。研究结果表明:不同的权重分配和不同的目标组合均会导致桥梁网络维护策略产生差异;相比于侧重经济效益的策略,侧重环境影响的策略费用增加了23.93%,但碳排放量减少了28.74%;在桥梁网络维修决策中,细化决策目标有助于获得更均衡的维护策略。

关键词：桥梁工程桥梁网络改进nsga-ⅲ算法碳排放维护决策

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云制造环境复杂任务分解及资源配置研究

云制造环境复杂任务分解及资源配置研究

作者：周鑫江苏科技大学

学位级别：硕士

近年来,物联网、大数据、云计算等信息技术的发展,对制造业转型升级产生了深远影响。为应对此变化,我国提出“中国制造2025”纲领,聚焦于高技术复杂制造领域,推动“信息技术产业与制造业深度融合”。云制造作为信息技术与制造业结合的... 详细信息

近年来,物联网、大数据、云计算等信息技术的发展,对制造业转型升级产生了深远影响。为应对此变化,我国提出“中国制造2025”纲领,聚焦于高技术复杂制造领域,推动“信息技术产业与制造业深度融合”。云制造作为信息技术与制造业结合的新型网络制造模式,其本质是充分利用闲置制造资源,为用户提供符合需求的制造服务。因此,实现高效、合理的资源配置,是云制造平台的核心关键技术。云制造平台为复杂制造任务提供服务,需经过任务分解、资源与任务匹配和资源配置优化三个阶段,本文按照此过程,对云制造平台的资源配置问题展开研究。在复杂制造任务分解阶段,提出了基于蚁群聚类算法的元任务重组优化方法。从结构、功能、信息、物流四个角度对元任务的相关性进行描述,并分析了串行、并行、循环、耦合四种结构下元任务相关性的计算方法,采用层次分析法对元任务相关性各指标重要程度赋权,得到反映元任务综合相关性的矩阵。在此基础上,以子任务内聚度最大化、耦合度最小化和均衡度最大化为目标,建立了元任务重组优化模型,将复杂制造任务分解问题转化为元任务聚类重组问题。考虑到常规聚类算法的不适用性,基于蚁群算法基本原理,设计了去中心化的蚁群聚类算法用于模型求解。最后,通过算例分析和对比验证了本文算法的优越性。在资源与任务匹配阶段,基于知识图谱技术提出了资源与任务匹配知识图谱的构建方法。分析了知识图谱四元组结构,针对云制造环境下资源与任务信息特征提出了基于本体模型自顶向下的知识图谱构建方法。构建了资源与任务的本体模型,通过提取本体模型的功能信息,进一步构建了资源与任务匹配的信息模型,设计了资源与任务的匹配规则并基于SWRL对规则进行描述。以加工制造任务为例,使用Neo4j软件构建了资源与任务匹配的知识图谱并进行可视化展示。在资源配置优化阶段,构建了综合考虑云制造参与三方主体利益的多目标优化模型并提出了改进的nsga-Ⅲ算法。为保证云制造各参与主体的利益,选取了反映各方利益的指标并建立了利益最大化的多目标优化模型。针对nsga-Ⅲ算法随目标维度升而高性能下降的弊端,提出了多目标种群的自适应进化机制,结合反向学习机制,用于改进nsga-ⅲ算法性能,通过测试函数验证了改进nsga-ⅲ算法在收敛性、多样性和鲁棒性方面的优越性。经算例分析,证明改进nsga-ⅲ算法的解集在各指标方向的适应度优于nsga-Ⅲ算法,能给出更加符合各方利益的资源配置候选方案。通过研究云制环境下的复杂任务分解、资源与任务匹配及资源配置优化问题,丰富了云制造平台核心关键技术的理论基础,有利于促进实现高效、合理的资源配置。

关键词：云制造蚁群聚类算法知识图谱改进nsga-ⅲ算法

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L公司混流装配线平衡与投产联合优化研究

L公司混流装配线平衡与投产联合优化研究

作者：刘阳西南交通大学

学位级别：硕士

随着大批政策支持落地,国内新能源汽车产业迎来了前所未有的机遇。大批新玩家的入局,给汽车代工厂带来了机遇与挑战。极端情况下,代工厂需为多家汽车厂商的多个品牌进行代工生产,这使得原有的单一流水线很难有效满足现有代工需求。企业... 详细信息

随着大批政策支持落地,国内新能源汽车产业迎来了前所未有的机遇。大批新玩家的入局,给汽车代工厂带来了机遇与挑战。极端情况下,代工厂需为多家汽车厂商的多个品牌进行代工生产,这使得原有的单一流水线很难有效满足现有代工需求。企业不得不选择新建有更好柔性和敏捷的汽车混流装配线。然而,混流装配线的平衡和投产问题均为NP-hard问题。同时,考虑到现有企业需求的多元化,还需对混流装配线采取多目标优化,而作业时间的随机波动同样不容忽视,这就使得考虑作业时间随机波动的多目标混流装配线优化设计变得更为复杂。本文以L公司的随机型混流装配线为研究对象,以最小化工作站损失系数、装配线均衡系数、产线节拍、双循环最大完工时间、双循环总等待超载时间和双循环总投产换线次数为优化目标,分别建立了未考虑作业随机波动多目标混流装配线串行优化与联合优化设计模型和考虑作业随机波动多目标混流装配线串行优化与联合优化设计模型,主要研究了考虑作业时间随机波动与否和考虑平衡投产联系与否对随机型混流装配线进行多目标优化设计的影响。在多目标优化求解算法方面,引入方案更加多元化的nsga-Ⅲ算法。针对nsga-Ⅲ算法局部搜索能力相对薄弱的问题,结合变邻域算法进行了改进,并验证了改进的有效性。然后,以改进nsga-ⅲ算法对上述模型进行了求解。考虑到L公司产线作业时间的随机波动,本文对基于改进nsga-ⅲ算法确定型联合优化方案、基于改进nsga-ⅲ算法随机型串行优化方案和联合优化方案,进行了FLEXSIM仿真分析。综合分析表明,在对混流装配线进行多目标优化设计时,应当重视混流装配线平衡与投产间的联系,采取联合优化而非单独优化和串行优化。此外,考虑作业随机波动对随机型混流装配线优化设计是十分有意义的。如果忽视其随机波动进行优化设计,将可能导致优化方案失效,造成生产资源浪费和交付风险。

关键词：平衡与投产联合优化改进nsga-ⅲ算法随机型混流装配线 FLEXSIM仿真分析

基于多方利益博弈的园区级综合能源系统经济优化运行技术研究

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高电压技术 2021年第1期47卷 102-110页

作者：陈永龙朱金大杨冬梅王昕平高明南瑞集团南瑞研究院综合能源仿真与运行控制实验室南京211106 国网电力科学研究院南京211111 江苏方天电力技术有限公司南京211102

针对传统运行优化方法难以充分满足综合能源系统中多方参与主体的利益诉求,以及多目标求解筛选技术在其中的应用亟待进一步完善等问题,提出了考虑多方利益诉求的集中式优化模型和相应的新型求解筛选方法。首先,综合考虑新能源供应商、... 详细信息

针对传统运行优化方法难以充分满足综合能源系统中多方参与主体的利益诉求,以及多目标求解筛选技术在其中的应用亟待进一步完善等问题,提出了考虑多方利益诉求的集中式优化模型和相应的新型求解筛选方法。首先,综合考虑新能源供应商、综合能源服务商和用户三方的收益,并计及综合需求响应的影响,构建了园区级综合能源系统经济优化调度模型;然后以nsga-III算法为基础,用nsga-II算法优化先知种群并引入带全局存档策略,提出了改进型nsga-III算法;最后,利用模糊隶属度函数和改进模糊C均值算法,提出了基于满意度和聚类分析的混合筛选策略。研究结果表明:提出的综合能源系统经济优化运行方法性能优异,运用该方法所得的新能源消纳和综合需求响应均达到了较高的水平,求出的调度方案利益分布更加均匀。论文研究可为综合能源系统经济优化运行提供参考。

关键词：园区级综合能源系统多方利益优化改进nsga-ⅲ算法 Pareto最优满意度聚类分析

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多AGV系统的任务调度研究

多AGV系统的任务调度研究

作者：詹逸鹏湖北工业大学

学位级别：硕士

自动引导搬运车（Automated Guided Vehicle AGV）是一种自动化的智能运输设备,属于移动轮式机器人的一种。AGV是现在现代物流系统的核心组成之一,它在自动化生产线或者物流系统中充当着搬运工的角色。随着现如今电商行业的蓬勃发展,作... 详细信息

自动引导搬运车（Automated Guided Vehicle AGV）是一种自动化的智能运输设备,属于移动轮式机器人的一种。AGV是现在现代物流系统的核心组成之一,它在自动化生产线或者物流系统中充当着搬运工的角色。随着现如今电商行业的蓬勃发展,作为其重要组成部分之一的仓储物流系统也需要与日俱新。仓储物流系统多具有周期短、批次多、单次运输量小、路径复杂等特点,在这一背景下,传统的手工搬运和叉车搬运等方式已经逐渐被AGV运输系统所取代。因此,研究一套高效率的任务分配方案和AGV调度方法并能为多AGV规划出无冲突最短路径的优化方法具有重要现实意义。本文从以下3个方面层次化的对多AGV任务调度问题进行了深入研究:1.建立以完工时间最小为优化目标的单目标任务调度模型,通过将改进后的遗传算法纳入文化算法群体空间的进化体系中,提出了一种混合文化算法对模型进行求解和优化,并通过实验对比验证了文化混合算法的可行性和优越性。2.在单目标模型的基础上,建立以完成任务时间、AGV数量、任务差异量为优化目标的多目标任务调度模型,以文化算法为基础框架,提出了一种改进的nsga-III算法对多目标问题进行求解。在接受函数中采用对不同目标进行加权的方式来对不同目标进行同一评估,并通过影响函数来动态调整nsga-III算法的变异概率,防止算法过早收敛。并通过实验对比验证了改进后算法相较于原始算法有着更好的优化性能。3.结合前面的研究,通过分析实例仓库的平面图,建立了多AGV任务调度的多目标模型,并利用改进的nsga-III算法对该模型进行求解和优化,最终得到了优质的调度方案,证明了本文算法能够有效的解决在复杂环境下的多AGV任务调度问题。

关键词：多AGV 调度优化文化混合算法多目标优化改进nsga-ⅲ算法

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综合能源系统多目标优化运行算法研究

综合能源系统多目标优化运行算法研究

作者：黄俊华南理工大学

学位级别：硕士

随着人们对环保性问题的日益重视以及对电网供电质量要求的不断提高,以往仅仅考虑经济性的单目标优化已经跟不上新时代对现代电力系统运行控制的要求。当代的电力系统需要同时综合考虑发电成本经济性,发电环保性,电网安全性、可靠性和... 详细信息

随着人们对环保性问题的日益重视以及对电网供电质量要求的不断提高,以往仅仅考虑经济性的单目标优化已经跟不上新时代对现代电力系统运行控制的要求。当代的电力系统需要同时综合考虑发电成本经济性,发电环保性,电网安全性、可靠性和稳定性以及减少电网有功线损这些问题。因此,研究电力系统多目标优化对如今电网的运行有着实际的指导意义。不仅如此,随着大规模微网、分布式能源的开发与利用均通过以电网为骨干网的能源系统将能量传输到各用户,为此关于可再生能源的协调优化调度也成为了各国科研技术人员的重点关注领域。为了实现当代社会对发电的节能减排要求,必须对从源-网-荷整个能源系统进行综合协调优化,实现整体上的经济最优以及环保性最佳。针对这两个多约束,非线性,大规模复杂的优化问题,本文在研究对象上从简单的电网潮流优化到复杂的含微网的电-气联合网(Integrated Electricity-Natural Gas System with Microgrid,IENGS-M)综合能源系统的协调优化,一步步建立起运行优化模型。在研究方法上从基本的nsga-Ⅲ算法到改进nsga-ⅲ算法的搜索机制以及优化之后的决策部分进行了仿真与分析。由浅入深进行了以下两方面的研究。(1)建立了电力系统的多目标潮流优化问题的数学模型。针对当今考虑的运行优化目标不能同时完全反映其电力系统经济、环保、安全以及可靠的现状,以五个目标函数分别表示电力系统的某一方面的属性,并且在最优潮流模型优化过程中考虑诸多等式以及不等式约束。提出一种新颖的改进型nsga-Ⅲ算法(Modified nsga-Ⅲ,Mnsga-Ⅲ)来求解该潮流优化模型,通过在IEEE-30节点系统以及57节点系统下的仿真工作,验证了所提出的改进策略在多目标优化求解中的有效性与可行性,不仅可以加快算法的收敛速度,还能增强算法的收敛效果,并与其他算法的优化结果进行了对比。且本文还采用了若干多目标优化性能指标来评价改进策略对算法收敛性、分布性以及广泛性的影响。(2)建立了含微网的电-气联合网综合能源系统的协调优化调度的多目标框架。在该模型框架中,对电网、气网以及两网的连接枢纽等基础设备进行了详细建模,并考虑微网部分的旋转备用。不仅如此,本文还提出了IENGS-M的协调优化调度方案,通过在含微网的耦合15节点气网和39节点电网联合系统的仿真,验证了算法的有效性以及所提出的协调优化调度在兼顾经济性和环保性两方面有着更好的综合性能。并对联合系统的线路故障和系统故障进行了分析,进一步验证了所提模型的合理性,且在故障状态下仍能保持系统的稳定性。

关键词：多目标优化改进nsga-ⅲ算法潮流综合能源系统电-气联合网