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自动分拣仓库中多载量AGV调度与路径规划算法

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计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1458-1471页

作者：余娜娜李铁克张文新袁帅鹏张卓伦王柏琳郑州航空工业管理学院管理工程学院河南郑州450046 北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

在自动分拣仓库中,多载量自动导引小车(AGV)具有强运输能力,但其多载量特征也增加了调度与路径规划的复杂性。针对多载量AGV调度与路径规划的协同优化问题,以最小化最大搬运完成时间为目标,建立了该问题的混合整数线性规划模型,并提出... 详细信息

在自动分拣仓库中,多载量自动导引小车(AGV)具有强运输能力,但其多载量特征也增加了调度与路径规划的复杂性。针对多载量AGV调度与路径规划的协同优化问题,以最小化最大搬运完成时间为目标,建立了该问题的混合整数线性规划模型,并提出一种聚类协同优化算法。算法首先定义了包裹相似度,设计聚类算法划分包裹组,使每个包裹组可由多载量AGV在一次作业中完成分拣;进而针对问题的多决策特征,设计协同进化遗传算法对包裹组进行指派和排序,并将无冲突路径规划算法引入到协同进化遗传算法的解码方案中,用以搜索最优路径并解决多AGV路径冲突,从而实现了多载量AGV调度与路径规划的协同优化。通过不同问题规模的仿真实验验证了所提算法的高效性和稳定性。

关键词：多载量自动导引小车调度路径规划协同优化自动分拣仓库

连铸机故障下炼钢-连铸动态调度混合协同进化算法

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工业工程与管理 2024年第1期29卷 184-196页

作者：苏艺璇李铁克王柏琳袁帅鹏张文新北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

连铸机故障问题不仅需要考虑设备指派和时间调整,而且涉及浇次计划的修复,是炼钢-连铸生产中一类复杂的扰动事件。本文针对该问题提出浇次计划修复策略,以最小化总等待时间和调度前后偏差的加权总惩罚为目标,建立了混合整数规划模型,结... 详细信息

连铸机故障问题不仅需要考虑设备指派和时间调整,而且涉及浇次计划的修复,是炼钢-连铸生产中一类复杂的扰动事件。本文针对该问题提出浇次计划修复策略,以最小化总等待时间和调度前后偏差的加权总惩罚为目标,建立了混合整数规划模型,结合问题联合决策及模型变量的特征,提出了遗传算法和粒子群算法相混合的协同进化算法。在算法中,设计了初始启发式修复策略和基于冲突炉次动态修剪解空间策略,提出了前向正推和反向逆推相结合的双向解码方式,并设计了混合协同进化算子,继而利用调整变量对钢材质量产生了不同程度的影响,设定了变量调整次序和基于柔性浇铸时间的可行性处理策略。最后,通过仿真实验验证了模型和算法的可行性和有效性。

关键词：动态调度炼钢-连铸连铸机故障协同进化遗传算法粒子群算法

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考虑实时库存的轧制计划调整模型及算法

系统工程理论与实践 2015年第5期35卷 1246-1255页

作者：董广静李铁克王柏琳北京科技大学东凌经济管理学院钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

在冷装工艺生产模式下,不合理的轧制计划将导致不必要的钢坯库倒垛作业,严重时甚至会造成轧制生产的延迟或中断.本文在已知轧制计划和实时钢坯库存堆放情况的前提下,对轧制计划设置了三种调整策略:轧制钢坯替换、轧制单元内钢坯轧制顺... 详细信息

在冷装工艺生产模式下,不合理的轧制计划将导致不必要的钢坯库倒垛作业,严重时甚至会造成轧制生产的延迟或中断.本文在已知轧制计划和实时钢坯库存堆放情况的前提下,对轧制计划设置了三种调整策略:轧制钢坯替换、轧制单元内钢坯轧制顺序调整以及计划钢坯取消轧制调整.基于调整策略,建立了以最小化调整惩罚及实施计划时的钢坯库倒垛次数的加权平均和为目标的数学模型,并结合问题特征设计了三阶段求解算法(THA).通过基于实际生产数据的实验验证,结果相对于原轧制计划,在满足轧制工艺规程前提下大量减少了钢坯库的倒垛次数,算法和模型是可行且有效的.

关键词：轧制计划计划调整倒垛问题冷装工艺

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等待时间受限的流水车间调度问题的若干性质

系统工程理论与实践 2012年第6期32卷 1346-1352页

作者：王柏琳李铁克北京科技大学东凌经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

等待时间受限的流水车间调度问题广泛存在于高温连续作业或中间产品不稳定的流水车间生产管理过程中,要求工件在相邻机器上的等待时间不能超过一定的上限.针对以最小化最大完工时间为目标函数的该类问题,研究了加工机器上的工件序列特征... 详细信息

等待时间受限的流水车间调度问题广泛存在于高温连续作业或中间产品不稳定的流水车间生产管理过程中,要求工件在相邻机器上的等待时间不能超过一定的上限.针对以最小化最大完工时间为目标函数的该类问题,研究了加工机器上的工件序列特征,并在此基础上分析了基于排列排序进行问题求解的可行性和有效性,为算法求解提供了理论依据.

关键词：流水车间生产调度等待时间受限排列排序

考虑加热炉生产因素的热轧板坯轧制计划模型与算法

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控制与决策 2022年第7期37卷 1827-1836页

作者：张卓伦张文新李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

加热炉生产是影响热轧机组利用率和轧制计划质量的重要环节之一.通过分析加热炉对热轧生产的影响,抽取板坯标准在炉时间和出炉温度这两个关键因素,建立热轧板坯轧制计划的整数规划模型,并提出自适应邻域搜索算法.在算法中设计约束满足... 详细信息

加热炉生产是影响热轧机组利用率和轧制计划质量的重要环节之一.通过分析加热炉对热轧生产的影响,抽取板坯标准在炉时间和出炉温度这两个关键因素,建立热轧板坯轧制计划的整数规划模型,并提出自适应邻域搜索算法.在算法中设计约束满足策略、自适应搜索策略和反向学习邻域搜索策略.约束满足策略针对目标特征和加热炉因素设计两种值选择规则,用于生成高质量初始解;自适应搜索策略能够自主选择邻域结构和终止邻域搜索,有效优化邻域结构选择方式和算法收敛速度;反向学习邻域搜索策略基于反向学习技术增强解空间多样性,提高全局搜索能力.基于实际生产数据设计多种规模的实验,通过实验验证了算法的有效性.

关键词：轧制计划热轧板坯加热炉变邻域搜索自适应

带运输时间混合流水车间成组调度的协同进化文化基因算法

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控制理论与应用 2023年第3期40卷 430-440页

作者：袁帅鹏李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

研究了一类带有序列相关准备时间和阶段间运输时间的混合流水车间成组调度问题,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数线性规划模型,结合问题特征提出一种协同进化文化基因算法.算法采用置换序列的方式对工件组间调度、各工件组内工... 详细信息

研究了一类带有序列相关准备时间和阶段间运输时间的混合流水车间成组调度问题,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数线性规划模型,结合问题特征提出一种协同进化文化基因算法.算法采用置换序列的方式对工件组间调度、各工件组内工件间调度以及各工件组在各阶段上并行机的指派3个子问题进行统一编码,基于负载均衡思想和改进的先到先得策略将染色体解码为问题的可行解;进化过程中采用多种遗传算子执行全域搜索,并设计了一种基于破坏和重新构造的协同进化局部搜索策略.通过不同问题规模的数据实验和与对比算法的比较分析,验证了所提模型和算法的有效性.

关键词：混合流水车间成组调度运输时间协同进化文化基因算法

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顺序依赖的调整时间和拖期的无缝钢管热轧批量调度算法

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控制与决策 2021年第2期36卷 505-512页

作者：汪洋李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

无缝钢管热轧生产存在一类特殊的顺序依赖机器调整时间,调整时间依赖于相邻轧制批量间的规格切换,与批量间规格呈线性函数关系.针对具有此类调整时间的热轧批量调度问题,进一步考虑交货期要求,探讨了调整时间与交货期之间的性质特征,并... 详细信息

无缝钢管热轧生产存在一类特殊的顺序依赖机器调整时间,调整时间依赖于相邻轧制批量间的规格切换,与批量间规格呈线性函数关系.针对具有此类调整时间的热轧批量调度问题,进一步考虑交货期要求,探讨了调整时间与交货期之间的性质特征,并以最小化总机器调整时间和最小化总拖期为目标,基于进化算法框架设计了快速重排序邻域搜索多目标算法(fast reordering neighborhood search multi-objective algorithm,FRNSM).在算法初始阶段,提出规格优化规则和交货时间优化规则,对初始解进行局部优化;邻域搜索阶段设计了基于同交货时间规格优化的快速重排序邻域搜索策略,以优化机器调整时间和拖期;针对问题多目标特征,基于Pareto思想设计解的接受准则.基于实际生产数据的实验结果表明,FRNSM算法对此类问题具有很好的求解效果.

关键词：无缝钢管热轧批量计划多目标优化机器调整时间拖期快速重排序搜索策略

无关并行机类型混合流水车间成组调度问题的改进候鸟优化算法

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计算机集成制造系统 2022年第12期28卷 3912-3922页

作者：袁帅鹏李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

针对无关并行机类型的混合流水车间成组调度问题,在考虑序列相关准备时间的情况下,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数线性规划模型,结合问题特征提出一种改进的候鸟优化算法。算法对工件组间排序、各工件组内工件间排序、各工件... 详细信息

针对无关并行机类型的混合流水车间成组调度问题,在考虑序列相关准备时间的情况下,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数线性规划模型,结合问题特征提出一种改进的候鸟优化算法。算法对工件组间排序、各工件组内工件间排序、各工件组在各阶段上并行机指派3个子问题进行统一编码,基于负载均衡思想和改进的先到先得策略将染色体解码为问题的可行解;根据编码特征设计了不同的邻域搜索机制来构造邻域结构,并提出一种协同优化的邻域解生成策略。通过不同规模的数据实验和与对比算法的比较分析,验证了所提算法的高效性和稳健性。

关键词：混合流水车间成组调度无关并行机序列相关准备时间候鸟优化算法协同优化

供应链环境下产能优化配置问题的混合粒子群算法

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计算机集成制造系统 2012年第11期18卷 2537-2545页

作者：路健李铁克王柏琳北京科技大学经济管理学院北京100083 钢铁生产制造执行系统技术教育部工程研究中心北京100083

针对供应链环境的协作特征,研究以下游企业需求为导向的产能优化配置,建立了以最大化企业盈利、设备利用率以及下游企业需求饱和度为目标的问题模型,并设计了基于精英集的多目标粒子群算法。算法结合模型的约束特征,采用约束满足技术生... 详细信息

针对供应链环境的协作特征,研究以下游企业需求为导向的产能优化配置,建立了以最大化企业盈利、设备利用率以及下游企业需求饱和度为目标的问题模型,并设计了基于精英集的多目标粒子群算法。算法结合模型的约束特征,采用约束满足技术生成初始解,基于惩罚函数的思想设计适应度函数,并对不可行解提出了修复规则;针对多目标优化特征,在求解过程中通过建立精英集来保存非劣解,并基于Pareto最优的概念更新精英集,利用基于k-means聚类的精英集裁剪策略,来保证精英集规模和粒子的分布性。实验结果表明了模型和算法的可行性和有效性。

关键词：供应链产能优化配置粒子群优化算法多目标优化