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基于改进飞蛾扑火算法的集成调度仿真

系统仿真学报 2023年第10期35卷 2170-2181页

作者：张天瑞牛慧媛谢薇沈阳大学机械工程学院辽宁沈阳110044

针对制造型企业成本上升等问题,建立生产与运输集成调度的数学规划模型,提出一种双自适应权重飞蛾扑火算法(double adaptive weights for moth flame optimizer,DAWMFO)进行求解。提出了一种双自适应权重机制;使用螺旋函数更新种群,提... 详细信息

针对制造型企业成本上升等问题,建立生产与运输集成调度的数学规划模型,提出一种双自适应权重飞蛾扑火算法(double adaptive weights for moth flame optimizer,DAWMFO)进行求解。提出了一种双自适应权重机制;使用螺旋函数更新种群,提高了算法的收敛速度和精度。采用改进算法对基准函数进行了测试,结果表明:DAWMFO不仅能够快速收敛且不易陷入局部最优,寻优能力较其他算法也有所提升。通过对生产与运输集成调度的数据集做仿真实验,验证了改进算法在求解此类问题时可行高效。

关键词：作业车间调度螺旋函数双自适应权重飞蛾扑火算法生产和运输集成调度

柔性作业车间AGV与机器双资源集成调度研究

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系统仿真学报 2022年第3期34卷 461-469页

作者：陈魁毕利王文雅宁夏大学信息工程学院宁夏银川750021

针对含有AGV(automated guided vehicle)的柔性作业车间调度问题,建立了以最小化最大完工时间为目标的双资源集成调度优化模型。在种群初始化过程中提出一种启发式初始化方法,提高种群初始解的质量,加快算法的收敛速度。针对离散粒子群... 详细信息

针对含有AGV(automated guided vehicle)的柔性作业车间调度问题,建立了以最小化最大完工时间为目标的双资源集成调度优化模型。在种群初始化过程中提出一种启发式初始化方法,提高种群初始解的质量,加快算法的收敛速度。针对离散粒子群算法易早熟的弊端,结合竞争学习机制和随机重启机制提出一种可有效避免早熟的混合离散粒子群优化算法。在考虑工件运输的柔性作业车间调度的基准数据集上做仿真实验,结果表明启发式初始化方法和混合离散粒子群算法求解此类问题时可行高效。

关键词：柔性作业车间调度自动引导车离散粒子群算法集成调度

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考虑工艺约束的多阶耦合集成调度问题优化

计算机集成制造系统 2023年

作者：苏章圣邓超钱斌胡蓉陈波昆明理工大学机电工程学院云南省烟草公司红河州公司昆明理工大学信息与自动化学院

具有工艺约束的多阶耦合集成调度问题（Multi-stage coupled integrated scheduling problem with Process Constraints，MCISP＿PC）普遍存在于现有混合生产制造企业中。针对加工-运输-装配三个阶段，结合多阶耦合性特征，提出结合规... 详细信息

具有工艺约束的多阶耦合集成调度问题（Multi-stage coupled integrated scheduling problem with Process Constraints，MCISP＿PC）普遍存在于现有混合生产制造企业中。针对加工-运输-装配三个阶段，结合多阶耦合性特征，提出结合规则启发式的混合分布估计算法（Hybrid estimation of distribution algorithm with rule heuristics，HEDA＿RH）求解以最小化最大完工时间为优化目标的MCISP＿PC。在充分挖掘问题耦合约束层级性和时序性基础上，采用只针对加工阶段的编码方式，并对各阶段分别提出2种规则，通过实验确定较优规则组以完成解码。在HEDA＿RH中，结合个体中出现的同型聚集块和异形聚集块两种块结构特征，从全局角度设计概率模型更新机制和两种采样方式，较好地引导搜索方向以提高求解效率；从局部角度设计矩阵立方学习模型，通过积累6种启发式搜索操作优质信息，自适应地选择调整搜索深度及规则执行策略以改进解的质量。最后，通过仿真对比实验验证了HEDA＿RH求解MCISP＿PC的有效性。

关键词：规则启发式混合分布估计算法集成调度多阶耦合

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考虑中转的集装箱码头多资源集成调度

计算机工程与应用 2023年

作者：王晓光王宏宇刘博宇上海立信会计金融学院工商管理学院上海海事大学物流科学与工程研究院

为高效利用码头资源，提高集装箱码头作业效率，以大型转运港为背景，针对码头资源分配的战术决策问题，考虑到船期表稳定性、船舶间集装箱转运流量、泊位调度和堆场分配的相互影响，基于码头主动管理策略，建立了以所有集装箱转运任务... 详细信息

为高效利用码头资源，提高集装箱码头作业效率，以大型转运港为背景，针对码头资源分配的战术决策问题，考虑到船期表稳定性、船舶间集装箱转运流量、泊位调度和堆场分配的相互影响，基于码头主动管理策略，建立了以所有集装箱转运任务完成时间最小化为目标的码头多资源协同优化模型。在此基础上，设计了一种基于禁忌搜索的人工免疫算法对模型进行求解，通过六种不同规模的数值实验，以及与遗传算法和人工免疫算法的比较实验，验证了模型和算法的有效性。通过多情景案例分析，检验了协同调度模型的全面性和优越性，情景分析结果表明，综合决策模型最小可缩短4.33%的转运作业时间，最大可缩短20.19%，为集装箱码头多资源分配提供了有效的解决方法。

关键词：集装箱码头转运作业集成调度船期表泊位堆场

考虑多种污染气体排放的集装箱码头泊位-岸桥-集卡集成调度优化

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工业工程与管理 2023年第1期28卷 131-143页

作者：王丹李丹阳赵利昕徐卉黄肖玲范厚明大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

在对集装箱码头的核心作业过程进行分析的基础上,建立了基于船舶在港延迟时间最短和多种污染气体排放最少的泊位-岸桥-集卡的集成调度优化模型,并设计了一种基于量子局部搜索的非支配排序遗传算法(QNSGA-Ⅱ)。最后以某港口为例进行了实... 详细信息

在对集装箱码头的核心作业过程进行分析的基础上,建立了基于船舶在港延迟时间最短和多种污染气体排放最少的泊位-岸桥-集卡的集成调度优化模型,并设计了一种基于量子局部搜索的非支配排序遗传算法(QNSGA-Ⅱ)。最后以某港口为例进行了实证分析,并将QNSGA-Ⅱ算法与非支配排序算法(NSGA-Ⅱ)和多目标粒子群优化算法(MOPSO)进行了比较。结果表明:QNSGA-Ⅱ算法在帕累托边界的完整性、分布均匀性和收敛性方面均得到了显著提高;港口区域产生的污染物排放量与延迟时间之间存在负相关关系,如果港口盲目追求高服务效率,将导致港口地区污染物排放量的大量增加。

关键词：集装箱港口集成调度污染物排放量子局部搜索非支配排序遗传算法

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装配式建筑生产-运输集成调度优化研究

装配式建筑生产-运输集成调度优化研究

作者：李晓慧武汉大学

学位级别：硕士

随着劳动力成本的上升以及日益突出的资源、环境问题,建筑业亟待向可持续发展和工业化建筑转变。装配式建筑可以缩短施工时间,减少能耗,提高施工质量,减少污染和劳动力。尽管装配式建筑有很多优点,但装配式建筑的发展未达预期,主要是因... 详细信息

随着劳动力成本的上升以及日益突出的资源、环境问题,建筑业亟待向可持续发展和工业化建筑转变。装配式建筑可以缩短施工时间,减少能耗,提高施工质量,减少污染和劳动力。尽管装配式建筑有很多优点,但装配式建筑的发展未达预期,主要是因为装配式建筑建造过程中存在调度复杂、一体化管理水平不足、不确定事件频发等问题。因此,本文从装配式建筑构件供应商的角度出发,建立确定条件和不确定条件下基于安装时间窗的装配式建筑生产-运输集成调度模型,该研究旨在提升装配式建筑资源配置效率,并提高装配式建筑建造过程中应对不确定事件的能力。本文研究了确定条件下和不确定条件下装配式建筑生产-运输集成调度优化问题。在确定条件下,建立了总成本最小化目标函数。在生产阶段中,运用传统置换流水车间调度模型,并考虑工序中断、并行、非工作时间等因素。在运输阶段中,考虑到构件体积大,安装空间有限,运输车辆载重远小于订单量等因素,将运输过程建模为JIT准时交付和分批运输交付。设计了基于构件生产顺序、运输次序的分段染色体,通过自适应贪婪禁忌遗传算法(Adaptive Greedy Tabu Genetic Algorithm,简称AGTGA)中的自适应交叉和变异、破坏、禁忌、重建过程来避免陷入遗传算法局部最优解,较好地平衡了局部和全局搜索,降低无效搜索次数。并通过田口实验确定了AGTGA的最优参数值组合,利用27个算例检验了AGTGA的有效性和优越性。为了避免单个流水线生产力不足,进一步丰富算法的应用场景,研究了在不确定条件下单供应商多流水线的生产模式。运用三角模糊数表示生产加工时间和运输时间的不确定性,运用梯形模糊数表示安装时间窗的不确定性。并基于多条流水线决策之间的层次关系,建立订单流水线分配和单流水线生产-运输集成调度的双层优化模型,采用基于自适应贪婪禁忌遗传算法的双层优化求解。在上层优化中,为构件订单分配流水线,计算多流水线总成本最低的订单流水线分配方案。在下层优化中,引入考虑决策者风险偏好以及抗风险能力的模糊悲观满意度,计算单流水线下模糊悲观满意度最大的构件生产和运输顺序方案。运用案例检验了基于AGTGA的双层优化求解不确定条件下装配式建筑生产-运输集成调度的有效性。并进一步分析了确定条件和不确定条件下单流水线的成本目标函数,探讨模型参数(车辆载重、可运输车辆、安装时间窗宽度)与成本的关系,对装配式建筑调度管理提供有效建议。在装配式建筑多主体、多阶段的特点下,装配式建筑生产-运输集成调度优化根据构件安装时间窗统筹协调装配式建筑生产和运输阶段的调度方案,为装配式建筑调度问题提供科学合理的调度策略,进一步提升装配式建筑的建造效率。

关键词：装配式建筑双层优化集成调度改进遗传算法模糊数

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任务驱动的信息融合算法集成调度方法研究

任务驱动的信息融合算法集成调度方法研究

作者：成景文西安电子科技大学

学位级别：硕士

在过去的几十年中,涌现了对目标信息处理的多种多样的信息融合算法,涵盖目标信息处理的各个阶段,包括:空间配准、数据关联、数据滤波、航迹关联、估计融合、和目标识别等。各个算法有各自的优点和缺点,没有一个算法能适应所有任务需求... 详细信息

在过去的几十年中,涌现了对目标信息处理的多种多样的信息融合算法,涵盖目标信息处理的各个阶段,包括:空间配准、数据关联、数据滤波、航迹关联、估计融合、和目标识别等。各个算法有各自的优点和缺点,没有一个算法能适应所有任务需求。根据任务需求选择合适的算法不仅能充分发挥算法自身的优势,而且能实现算法的优势互补,提高目标信息处理的性能。在不同的任务场景下该选择哪个算法,即算法的集成调度问题成了现阶段目标信息处理的关键。本论文研究任务驱动的信息融合算法集成调度问题,提出了包括空间配准、数据关联、数据滤波、航迹关联、估计融合、和目标识别六个阶段的算法集成调度原理与框架,对其进行了实验验证,采用集成调度框架调用的算法性能比不选用集成调度框架(随机选择算法)在六个阶段上性能都有显著提升。论文最后在QT5平台上采用C/C++语言编程实现了任务驱动的信息融合算法集成调度系统,实验结果证明其达到了设计的各项指标。论文的主要贡献包括:1.提出了目标信息处理信息融合算法的集成调度框架。这个框架的基本原理是:将任务需求转化成一个任务向量,将各类算法通过实验提取其特征,表示为算法特征向量;通过任务向量和算法特征向量的匹配来实现算法调度。2.针对算法集成调度的需要,提取了包括空间配准、数据关联、数据滤波、航迹关联、融合估计及目标识别六类共25种算法的特征,将其表示成了低维向量,即算法特征向量。3.采用结构化的方式在QT5平台上用C/C++语言编程实现了信息融合集成调度系统。系统集成了六类25种算法,可对其进行自动或手动调用,处理目标信息。针对任务的调用正确率达到100%。

关键词：信息融合空间配准数据关联数据滤波航迹关联估计融合目标识别集成调度

考虑港区气体污染物排放的集装箱码头泊位-岸桥集成调度优化研究

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考虑港区气体污染物排放的集装箱码头泊位-岸桥集成调度优化研究

作者：倪立夫大连海事大学

学位级别：硕士

集装箱码头是全球集装箱货物水陆转运和集散的重要枢纽,在现代物流体系中具有不可替代的战略地位。集装箱码头生产作业系统是一个复杂的物流作业系统,需要多个生产子作业环节相互配合、相互依托。其中,泊位和岸桥作为码头前沿的核心资源... 详细信息

集装箱码头是全球集装箱货物水陆转运和集散的重要枢纽,在现代物流体系中具有不可替代的战略地位。集装箱码头生产作业系统是一个复杂的物流作业系统,需要多个生产子作业环节相互配合、相互依托。其中,泊位和岸桥作为码头前沿的核心资源,其调度计划的优劣直接影响码头前沿的生产效率,进而影响码头的服务水平。同时,港口具有较大的负外部性,其气体污染物的排放不仅对周边居民身体健康带来严重危害,更为全球气候变化带来巨大威胁。目前,部分港口仍存在高消耗、高排量、高污染的“三高”问题,推进绿色港口建设工作刻不容缓。因此,本文以整个港区为研究对象,以促进码头节能减排及控制码头营运成本为目标,深入研究了集装箱码头的泊位-岸桥集成调度问题。具体研究内容包括:(1)建立港区气体污染物排放量及排放的社会成本测算模型。通过详细论述研究的理论基础,明确港区气体污染物类型及排放来源。针对港区船舶,基于船舶AIS数据、船舶建造数据及国内外相关文献,明确船舶航行工况,估算各航行工况下的船舶气体污染物排放总量。引入对气体污染物排放社会成本的考虑,结合地区发展情况,修正气体污染物排放社会成本系数,估算港区船舶气体污染物排放的社会成本。针对港区陆域气体污染排放时采用能耗踪迹法,分析港区生产能耗并确定气体污染物排放来源,选取气体污染物排放分担率较高的作业设备(岸桥、集卡、场桥)计算能耗近似代替港区生产能耗,并根据能耗估算气体污染物排放总量及气体污染物排放的社会成本。对二者进行汇总,得到船舶在港时间-港区排放社会成本函数,作为集成调度模型的一个目标函数。(2)研究双目标泊位-岸桥集成调度问题。本文以最小化港口服务成本和港区气体污染物排放的社会成本为目标,建立双目标泊位-岸桥集成调度优化模型。通过设计RL-Q-NSGA-Ⅱ的改进算法RL-Q-NSGA-Ⅱ算法,即基于强化学习-Q学习理论,设计定点突变策略,改善NSGA-Ⅱ算法变异的盲目性,加快算法迭代速度。(3)模型应用验证。选取深圳赤湾集装箱码头某一计划周期内连续靠泊的15条船舶作为研究对象进行模型应用分析。分别将考虑港区气体污染物排放的社会成本和船舶服务成本的双目标调度模型、仅考虑船舶服务成本的单目标调度模型、基于先到先服务模型(FCFS)及码头实际调度结果进行比较,以验证模型的有效性。同时,设计RL-Q-NSGA-Ⅱ算法与NSGA-Ⅱ算法的对比实验,以验证算法性能。结果表明:港区气体污染物排放的社会成本与船舶服务成本呈负相关关系,若码头仅考虑船舶服务效率或仅考虑码头作业成本,都将导致港区气体污染物排放的社会成本大幅增加。同时,相较于NSGA-Ⅱ算法,RL-Q-NSGA-Ⅱ算法的迭代速度、收敛性及帕累托前沿解聚集程度均更优,使用RL-Q-NSGA-Ⅱ算法得到最优调度方案结果更优。

关键词：集装箱码头集成调度气体污染物排放多目标决策 RL-Q-NSGA-Ⅱ

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考虑脱班影响的船舶和拖轮集成重调度优化

考虑脱班影响的船舶和拖轮集成重调度优化

作者：刘怡然大连海事大学

学位级别：硕士

随着全球经济贸易的不断复苏,航运市场也由此迎来不断发展,港口逐渐呈现出繁忙作业的态势。港口的货物吞吐量不断攀升,越来越多的船舶进出港口,同时也带来了严重的拥堵问题。这些拥堵问题不仅影响了港口的作业效率和服务质量,还可能导... 详细信息

随着全球经济贸易的不断复苏,航运市场也由此迎来不断发展,港口逐渐呈现出繁忙作业的态势。港口的货物吞吐量不断攀升,越来越多的船舶进出港口,同时也带来了严重的拥堵问题。这些拥堵问题不仅影响了港口的作业效率和服务质量,还可能导致船舶的延误、等待和停靠成本的增加,使航线的准班率持续下滑,船舶脱班事件频发。在这样的背景下,如何利用港口现有资源,通过灵活调整调度方案,减少到港作业的船舶在港等待时长是提高港口服务质量的关键。而由拖轮协助作业的船舶进出港环节作为港口服务的首尾环节,其合理调度对于提升港口的作业效率具有重要意义。为及时应对船舶脱班事件给港口原有调度计划带来的干扰,研究了船舶进出港次序和拖轮集成重调度优化问题。首先考虑干扰事件变动场景的多样性,设计了重调度滚动决策机制,确定船舶和拖轮集成重调度决策点;其次从实际出发,考虑不同船舶的服务优先级,并兼顾拖轮资源的限制、以及双向航道的安全行驶规则,以所有抵港船舶的总等待时间最小为优化目标建立数学模型,并设计了改进遗传算法求解,得出每个重调度决策点处最优的船舶进出港次序和拖轮指派方案,分别设计了方案有效性实验、算法科学性实验和敏感性分析实验。通过实验验证了本文方案和算法的有效性和优越性。本文研究的船舶进出港次序和拖轮集成重调度问题,可为港口应对船舶延期和计划外来船等干扰事件提供一定决策支持,使得调度更加科学合理。提高港口应对干扰事件干扰的能力,提高港口的效率和服务水平,为港口的可持续发展奠定基础。

关键词：进出港次序拖轮指派船舶脱班集成调度优先级