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考虑随机返工与紧急插单的可抢占设计项目群调度

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计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2044-2055页

作者：王小明朱松平陈庆新毛宁广东工业大学广东省计算机集成制造重点实验室广东广州510006

鉴于多项目并行以及因随机返工和紧急插单而导致的任务抢占特征,使设计项目群调度问题难以求解,而传统随机动态规划方法因维数灾难只能获得小规模问题的最优策略,为构造面向大规模问题的高效近似方法,提出将原随机调度问题近似分解为各... 详细信息

鉴于多项目并行以及因随机返工和紧急插单而导致的任务抢占特征,使设计项目群调度问题难以求解,而传统随机动态规划方法因维数灾难只能获得小规模问题的最优策略,为构造面向大规模问题的高效近似方法,提出将原随机调度问题近似分解为各个状态下的确定性调度子问题,从而获得原问题的次优策略。建立了确定性调度子问题的混合整数规划模型,并提出基于元启发式算法和优先规则的求解方法。基于标准测试集PSPLIB设计了多组计算实验,在不同调度环境下验证了所构建模型和算法的有效性。实验结果表明,元启发式算法不但在单项目平均拖期比目标下较最优规则提升了12%以上,而且具有较高的计算效率,能够满足实际决策需求。

关键词：设计项目随机返工紧急插单可抢占调度次优策略

具有多层级货架的自动小车存取系统排队网建模与分析

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计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1335-1352页

作者：陈炫锐刘晓鹏陈庆新毛宁张惠煜广东工业大学广东省计算机集成制造系统重点实验室广东广州510006 韩山师范学院计算机与信息工程学院广东潮州521041 中国电子产品可靠性与环境试验研究所广东广州510610

为了满足多楼层生产车间之间的物料运输需求,同时减少企业成本,自动存取系统的设计问题变得愈发重要。带有多层级货架的自动小车存取系统因其优秀的吞吐能力和柔性,具有很好的应用前景。为了分析多层车间中带有多层级货架自动小车存取... 详细信息

为了满足多楼层生产车间之间的物料运输需求,同时减少企业成本,自动存取系统的设计问题变得愈发重要。带有多层级货架的自动小车存取系统因其优秀的吞吐能力和柔性,具有很好的应用前景。为了分析多层车间中带有多层级货架自动小车存取系统并行作业的性能,在分析自动导引小车(AGV)和电梯、伸缩臂作业方式的基础上,构建了半开排队网络模型,并设计了基于近似均值分析法的近似求解算法。该方法首先将半开排队网内部网络分为不同的单独网络模型,并分别重构为等效的闭排队网络模型。这些网络模型最终被聚合成一个节点,与外部的同步节点联合构建闭排队网络模型求解吞吐率。最后,针对内部网络的单独节点进行分析计算,得到其他系统性能指标。通过设计仿真实验,验证了所提方法的有效性和准确性。

关键词：自动小车存取系统多层级货架并行作业排队网络模型性能分析

基于GP-PS的分布式加工与装配多级车间调度规则自动设计方法

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机电工程 2024年第9期41卷 1628-1640页

作者：邹杰刘建军曾创锋广东工业大学广东省计算机集成制造重点实验室广东广州510006

分布式加工与装配多级制造系统由多个用于加工零件的作业车间和用于装配产品的一般流水车间组成。动态到达的订单涉及多层产品结构,零件需齐备之后才可装配。该类多级车间的管控涉及订单分配、加工和装配任务调度联合决策问题,其关键在... 详细信息

分布式加工与装配多级制造系统由多个用于加工零件的作业车间和用于装配产品的一般流水车间组成。动态到达的订单涉及多层产品结构,零件需齐备之后才可装配。该类多级车间的管控涉及订单分配、加工和装配任务调度联合决策问题,其关键在于实现两级生产的精准化协同目的。针对分布式加工与装配多级车间调度问题,提出了一种基于GP-PS的分布式加工与装配多级车间调度规则自动设计方法。首先,以最小化订单拖期率为目标,建立了订单分配、加工和装配任务调度联合决策的数学模型;然后,提出了一种改进型遗传规划算法,用以集成进化多级调度规则,设计了一类种群优化机制来避免算法陷入局部收敛,同时嵌入了并行仿真技术,有效减少了训练时间;最后,进行了仿真实验,对改进型遗传算法的性能进行了验证。研究结果表明:人工规则组、标准遗传规划算法及改进型遗传算法得到的订单拖期率分别为6.44%、5.65%、2.67%。基于并行仿真优化的改进型GP算法较数十个优选的人工规则组及标准GP算法生成的最优规则组,能取得更明显的综合性能优势。使用该算法针对DPAMW调度问题自动设计一体化调度的多级规则是可行的、有效的。

关键词：多级制造系统分布式制造系统分布式加工与装配多级车间并行仿真优化的遗传规划算法调度规则遗传规划仿真优化

面向航空发动机的虚拟多人拆装任务的驱动方法

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系统仿真学报 2024年第1期36卷 220-231页

作者：曾秋玮胡兆勇王志乐张锐林邹刚广东工业大学广东省计算机集成制造重点实验室广东广州510006 海军航空大学青岛校区山东青岛266041

为满足虚拟多人协同拆装系统不同拆装任务的快速开发需求,提出一种可配置任务序列的数据驱动方法。以某型航空发动机样机为研究对象,研究了多人协同拆装的任务要素,对任务进行基于JS对象图谱(JavaScript Object notation,JSON)的参数化... 详细信息

为满足虚拟多人协同拆装系统不同拆装任务的快速开发需求,提出一种可配置任务序列的数据驱动方法。以某型航空发动机样机为研究对象,研究了多人协同拆装的任务要素,对任务进行基于JS对象图谱(JavaScript Object notation,JSON)的参数化设计与表达,以JSON参数化文件驱动任务序列,定义每一步任务的交互操作。实践表明:该方法运用于多人协同拆装系统中,使系统具备可配置性,能根据自定义任务序列驱动任务流程;在多端大任务量的情况下,有效提升部署效率。

关键词：虚拟拆装多人协同航空发动机参数化模型任务驱动

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带准备时间的异构并行机调度规则自动设计方法

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工业工程 2024年第2期27卷 87-97页

作者：钟宏扬刘建军曾创锋陈庆新毛宁广东工业大学广东省计算机集成制造系统重点实验室广东广州510006

以大规模定制化的家电行业生产为背景,将家电总装产线的投产排序决策抽象成为一类带准备时间的异构并行机动态调度问题。针对人工调度规则解决动态调度问题简单高效,但场景适应性弱的特点,引入了基于遗传规划(genetic programming,GP)... 详细信息

以大规模定制化的家电行业生产为背景,将家电总装产线的投产排序决策抽象成为一类带准备时间的异构并行机动态调度问题。针对人工调度规则解决动态调度问题简单高效,但场景适应性弱的特点,引入了基于遗传规划(genetic programming,GP)的规则自动设计框架。首先,通过分析家电总装产线生产特征以及优化需求,以最小化平均拖期为优化目标,建立异构并行机调度模型;随后,针对问题特征,构建线体指派-工单排序规则对协同进化的改进型GP算法,并提取线体、工单的特征属性输入GP算法框架以自动设计调度规则。最后,基于某家电企业实际案例数据设计大量算例测试集,通过对比GP算法与人工设计规则在差异化工况场景的实验结果,验证GP算法有效性,并进一步分析了GP算法构造规则受不同生产环境参数的影响。

关键词：异构并行机动态调度启发式规则遗传规划

考虑非平稳随机过程的机场旅检通道服务资源配置优化

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工业工程 2024年第5期 11-22页

作者：张惠煜严李洲陈庆新毛宁广东工业大学广东省计算机集成制造系统重点实验室

针对机场旅客到达过程的非平稳性和随机性造成旅检通道需求不确定且具备高时变性、配置难度大这一问题，提出一种非平稳排队模型嵌入遗传算法的方法。建立具有多个并行服务台的单阶段服务系统的非平稳排队模型，将输入过程和服务过程拟... 详细信息

针对机场旅客到达过程的非平稳性和随机性造成旅检通道需求不确定且具备高时变性、配置难度大这一问题，提出一种非平稳排队模型嵌入遗传算法的方法。建立具有多个并行服务台的单阶段服务系统的非平稳排队模型，将输入过程和服务过程拟合为一般分布，并提出拓展的积压后移平稳(stationary backlog-carryover,SBC)近似，以快速求解系统性能指标值。提出一种将拓展的SBC近似嵌入遗传算法的优化方法，设计实验算例和优化算例。通过解析结果与仿真结果进行对比，验证拓展SBC近似的精确性以及优化方法的有效性，并分析非平稳性对系统性能以及优化结果的影响。将该方法应用在实际案例中，结果表明，优化后的配置方案比实际配置方案减少了14.80%的旅检通道数量，这证明该方法是有效的。

关键词：机场安检通道配置优化非平稳排队建模服务台配置积压后移平稳近似遗传算法

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基于分解协调机制的多层单元流水式车间布局优化方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1823-1833页

作者：刘晓鹏陈炫锐席少辉陈庆新毛宁张惠煜广东工业大学广东省计算机集成制造重点实验室广东广州510006 中国电子产品可靠性与环境试验研究所广东广州510610 韩山师范学院计算机与信息工程学院广东潮州521041 广东技术师范大学机电学院广东广州510630

针对多层单元流水式车间,考虑其具有随机性因素的特点,研究了该车间的布局优化方法。首先,以最小化总运输成本为目标函数,建立具有产出率和生产周期等约束的优化模型;其次,根据系统性能指标没有封闭数学表达式的问题特点,提出一种基于... 详细信息

针对多层单元流水式车间,考虑其具有随机性因素的特点,研究了该车间的布局优化方法。首先,以最小化总运输成本为目标函数,建立具有产出率和生产周期等约束的优化模型;其次,根据系统性能指标没有封闭数学表达式的问题特点,提出一种基于分解协调的优化算法,同时嵌入排队网模型进行迭代求解;最后,设计了一系列算例实验验证所提方法的有效性和优越性,并将其代入实际生产车间进行案例分析,为该类生产车间的布局规划问题提供重要的决策依据。

关键词：多层车间分解协调排队网布局规划系统性能

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基于贝叶斯神经网络的相位梯度计算方法

中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 842-851页

作者：张康洋倪梓浩董博白玉磊广东工业大学自动化学院广东广州510006 智能检测与制造物联教育部重点实验室广东广州510006

应变重构是相衬光学相干层析力学性能表征中的关键步骤,其需要准确计算出差分包裹相位的梯度分布。为了能够解决强噪声干扰下的相位梯度重构信噪比低的难题,提出了一种基于贝叶斯神经网络的相位梯度计算方法。首先,通过计算机模拟不同... 详细信息

应变重构是相衬光学相干层析力学性能表征中的关键步骤,其需要准确计算出差分包裹相位的梯度分布。为了能够解决强噪声干扰下的相位梯度重构信噪比低的难题,提出了一种基于贝叶斯神经网络的相位梯度计算方法。首先,通过计算机模拟不同散斑噪声等级下的包裹相位图,并生成相应的理想相位梯度,以构建网络的训练集。其次,基于网络训练集采用贝叶斯推断理论学习强噪声环境下的包裹相位与相位梯度的“端到端”映射关系。最后,将相衬光学相干层析测量的差分包裹相位结果送入贝叶斯神经网络进行处理,实现高信噪比相位梯度预测。此外,通过借助贝叶斯神经网络的统计特性,以模型不确定度来定量评估相位梯度预测结果的可靠性。通过数值实验和三点弯曲力学加载实验对比分析了本文方法和主流矢量方法的性能。实验结果表明:在噪声较小的条件下,本文方法重构的相位梯度信噪比可提升8%;在噪声较强条件下,本文方法能成功恢复因相位条纹难以分辨而无法计算的相位梯度。此外,模型不确定度能够定量分析网络的相位梯度预测误差。可以预见,在样品形变复杂且先验信息未知的条件下,本工作为相衬光学相干层析提供了一种有效的应变重构方法,从而能实现高质量和高可靠的内部力学性能表征。

关键词：光学相干层析成像相衬技术相位梯度计算贝叶斯神经网络形变测量

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镍磷合金微沟槽金刚石切削泊松毛刺形成机理

光学精密工程 2024年第8期32卷 1140-1152页

作者：李晓蓬余亮宝孙占文王素娟广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东广州510006

为了探究镍磷合金超精密切削过程中泊松毛刺的形成原因及规律,并且寻求泊松毛刺尺寸更精准的表征方式,本文通过对镍磷合金泊松毛刺的形成机理进行理论分析,建立其正交切削过程中的泊松毛刺高度和宽度预测模型,并通过实验分析切削参数对... 详细信息

为了探究镍磷合金超精密切削过程中泊松毛刺的形成原因及规律,并且寻求泊松毛刺尺寸更精准的表征方式,本文通过对镍磷合金泊松毛刺的形成机理进行理论分析,建立其正交切削过程中的泊松毛刺高度和宽度预测模型,并通过实验分析切削参数对泊松毛刺高度和宽度的影响,通过实验观察可知,切削深度对毛刺尺寸影响显著,切削深度由3μm增加至9μm时,毛刺高度增加了0.0998μm,毛刺宽度增加了1.06μm,而切削速度对毛刺高度及宽度的影响很小。且通过对比实验得到的毛刺数据和预测数据可知,毛刺高度和宽度预测模型的平均相对误差值分别为5.43%和8.17%,验证了预测模型的准确性。同时目前的泊松毛刺高度和宽度表征方法具有一定的误差,因此本文提出了利用积分法计算泊松毛刺体积的方法,并基于体积法建立了更准确的泊松毛刺尺寸表征方法,通过计算得到体积的预测模型平均相对误差值为4.81%,可知泊松毛刺体积的预测模型准确度相对更高。研究结果为镍磷合金正交切削过程中合理选择切削参数和泊松毛刺尺寸评估方法提供了理论指导。

关键词：微沟槽切削镍磷合金毛刺生成金刚石切削