• <menu id="mge00"><strong id="mge00"></strong></menu>
  • 物流管理論文欄目提供最新物流管理論文格式、物流管理碩士論文范文。詳情咨詢QQ:357500023(論文輔導)

    基于改進郊狼優化算法的作業車間調度問題研究

    日期:2021年06月05日 編輯:ad201107111759308692 作者:無憂論文網 點擊次數:2
    論文價格:150元/篇 論文編號:lw202105191305254223 論文字數:41555 所屬欄目:物流管理論文
    論文地區:中國 論文語種:中文 論文用途:碩士畢業論文 Master Thesis

    本文是一篇物流管理論文,筆者認為作業車間調度問題(JSP)特別是柔性作業車間調度問題(FJSP)既是制造領域研究的熱點問題,也是企業生產管理的核心問題,屬于組合優化問題范疇,已被證明是 NP-hard 問題。精確方法雖然能求解出問題的最優解,但卻有求解規模限制,還要花費大量的時間,不能滿足現代制造企業的調度要求,而近似算法能在較短的時間內找到問題的近似解,被大量學者廣泛研究,其中智能算法容易實現、計算速度快、計算量小、魯棒性強、自我學習能力優越,成為解決 JSP 和 FJSP 的重要手段。


    第 1 章 緒論


    1.1 研究背景及意義

    制造業是現代國民經濟的主體,是立國之本、興國之器、強國之基。中國經濟要避免脫實向虛,實現制造業大國向制造業強國的轉變,就必須掌握智能制造這項核心技術,向數字化、精細化、智能化、協同化的方向發展。迅速發展的全球經濟,日益激烈的市場競爭,不斷發展的科技制造以及逐漸多元化的市場需求,使得產品制造品種規格越來越多、批量縮小、更新換代速度加快、交貨期也越來越短。這些變化使得傳統生產制造模式不再滿足現代企業的需求,好的調度與管理方案的有效獲取,以提高管理和生產的高效穩定運行,實現及時交貨、提高客戶滿意度,顯得尤為重要,成為提升企業競爭力的關鍵。

    復雜制造系統高效率、高柔性和高可靠性生產與調度息息相關。高效率的生產計劃和調度優化技術能大幅提高制造企業的生產效率、設備等有關資源的有效利用率、減少物資和能源的消耗和浪費、縮減產品制造周期、降低成本,促進經濟效益的增長,同時還能對企業庫存水平、產品供貨周期以及交貨期滿意度等重要指標進行優化,提升企業核心競爭力。調度問題不局限于制造行業,還廣泛應用于物流運輸、航空航天、通訊、項目管理和能源等各個領域[1]。

    車間是制造系統物流、信息流、以及控制流相交匯的集結點,這使得車間調度成為連接計劃和生產的關鍵活動。作為生產過程控制的神經中樞,作業車間調度能夠對企業生產管理模式進行優化,加強對生產過程的控制力度,在滿足資源條件的約束下,實現對企業管理目標的精細化優化,促進制造過程順利。作業車間調度問題(Job ShopSchedulingProblem,JSP)被認為是調度領域最困難的組合優化問題之一,是 NP-hard 問題。它是一類具有機器唯一性約束的調度問題,工件具有固定的加工路徑,也就是說工序的加工機器是指定的、且是唯一的。然而實際生產制造時,一個工序通??梢酝ㄟ^幾臺機器中的任意一個實現加工,在不同的機器上,加工時間的長短可能不同,這就是柔性作業車間調度問題(Flexible Job Shop Scheduling Problem, FJSP)。

    .......................


    1.2 作業車間調度問題優化方法

    1954 年,Johnson[4]對兩臺機器排產問題進行研究,并提出了解決 /2/F/  問題的優化算法,代表著調度理論研究的開始。直到現在,調度問題一直是一個熱點研究問題。為了使研究更適用于實際生產,調度模型越來越復雜,求解難度也越來越大,研究方法從最初的數學方法逐漸偏向于啟發式智能算法。目前,學術界提出的求解 JSP 的各種優化方法,總結起來,分為精確法和近似法兩種。

    1.2.1 精確方法精確方法

    在理論上能求解到全局最優解。但是,從可行編碼方案個數的公式也不難看出,用精確法求解作業車間調度問題的代價很大,隨著工件數、機器數、工序數和工序可選機器數的增加,解空間會發生指數級爆炸現象,使得問題的復雜度、求解運算量和求解難度大大增加,在有限的時間內不能確定各工件的加工路徑[5]。所以精確方法只適合求解規模較小的 JSP,而且求解速度慢,越來越難以滿足現代生產制造業的要求。

    精確方法主要有數學規劃方法和分支定界法等。

    (1)數學規劃方法包括拉格朗日松弛法、整數規劃法、混合整數規劃法以及分解方法。在優化較大規模復雜問題時,該方法時間花費巨大,求解十分困難。其中求解調度問題最常用的是混合整數規劃法,它限制所有的決策變量都是整數,在一組線性約束下求解一個線性目標函數,這種求解方法往往需要大量的約束條件。分解方法是將原問題分解為多個小的子問題,對各個子問題分別優化,以此降低問題的求解難度。

    (2)分支定界法通過動態樹結構描述所有的可行解排序的解空間,將可行解包含在樹的分支中。Balas[6]于 1969 年提出的基于析取圖的枚舉算法是最早用來求解調度問題的分支定界法。同數學規劃方法相似,分支定界法也僅適合求解規模較小的 JSP,當調度系統的總工序超過 250 時[7],就需要大量的計算時間,如此低的求解效率限制了它的使用。

    ...............................


    第 2 章 問題描述與研究現狀


    2.1 問題描述

    2.1.1 車間調度問題概述

    1954 年,Johnson[4]對兩臺機器排產問題的研究揭開了車間調度問題研究的序幕。幾十年間,生產的需要和相關技術的發展尤其是智能優化算法的不斷提出和改進,促使國內外學者一直關注并研究車間調度問題。截止到目前,該問題理論研究已經取得了豐碩的成果,在工業工程和運籌學等學科中形成了獨立的研究分支。

    典型的車間調度問題就是在一系列資源條件的約束下,為一個待加工工件集合合理分配加工機器、合理安排加工時間,以優化調度指標的過程。該待加工工件集合中的每一個工件都包含一個工序集合,每個工序集合都由一組具有順序約束的工序組成,不同工件的工序集合可以不同,在機器設備上按加工順序完成加工。調度過程就是合理匹配加工工件、加工工序和加工機器這三個集合中的元素,為加工系統協調出高效的可行加工方案。

    車間調度依據加工系統的復雜程度分為作業車間調度、流水車間調度和開放式車間調度。

    作業車間調度問題(JSP):這是最普遍的車間調度形式。機床設備的布局可任意安排,工件的加工路徑也可任意,每個工件的工序以及工序數可以不同。

    流水車間調度問題(Flow Shop Scheduling Problem,FSP):機床設備流水線布局,所有工件的加工工序和工藝路線完全相同,依次從流水線的一端進入,順序完成所有工序后,從另一端流出。

    開放式車間調度(OpenShopScheduling,OSP):工件的制造工藝路線無特定約束,各工序之間沒有順序約束,每道工序既可以在第一道也可以在最后一道加工。

    .............................


    2.2 作業車間調度問題的研究現狀

    20 世紀 60 年代,國內外學者就用枚舉、數學規劃和規則調度等方法求解了 JSP。70-80 年代,各學科的交叉發展以及對該問題研究的深入,大多數 JSP 被證明是 NP 完全問題[34]。90 年代,計算機、生物和工業等領域的發展和知識融合,許多研究者借助新技術開始使用近似方法求解作業車間調度問題,提出了禁忌搜索算法[35]、模擬退火法[36]、神經網絡算法[37]等調度理論與方法。90 年代后,又有學者提出了蟻群算法[38]、粒子群算法、蛙跳算法等大量新的方法。直到現在,JSP 一直是研究的熱點問題,研究者嘗試使用了各種方法來求解它。早期以 GA 最多,同時新的智能算法不斷涌現,為 JSP 的理論研究奠定了基礎。但是每種調度算法都存在一定程度的缺點,隨著各種算法日漸成熟,研究者們嘗試將各種近似算法結合起來,揚長避短、各取其優,出現了許多融合算法來求解 JSP,如混合遺傳算法[39]、混合蝗蟲優化算法[18]、混合遺傳模擬退火算法[40]、混合鯨魚算法[41]等。

    國內最早對 JSP 開展研究的是越民義[42],他提出了 個零件在 臺機床上加工順序的問題。徐新黎等[43]對神經網絡進行改進,保證得到的作業車間調度方案是全局最優或近似全局最優的可行解。黃志等[44]針對最大完工時間最小的 JSP,為有效解決不可行解的產生,采用轉換瓶頸算法大幅提高了車間生產效率。趙良輝等[45]提出了回火退火算法和快速模擬退火算法,并且分析了兩種算法的差異,指出回火退火算法在求解單個工序耗時長而總工序不多的 JSP 時具有明顯優勢,快速模擬退火算法非常適合求解大規模調度問題。胡中華等[46]模擬蜜蜂群尋找優良蜜源的過程實現組合優化問題的求解,用人工蜂群算法(ABC)求解了 JSP,該算法即能克服早熟現象,還能加快收斂速度,具有一定的通用性。

    圖 3-1 逐維更新評價策略的位置更新過程

    ............................


    第 3 章 郊狼優化算法及其改進研究...............................17

    3.1 郊狼優化算法.................................17

    3.1.1 種群初始化并隨機成組...........................18

    3.1.2 郊狼成長..........................18

    第 4 章 改進郊狼優化算法求解作業車間調度問題....................37

    4.1 數學模型............................37

    4.2 求解離散問題的算法改進設計.........................38

    第 5 章 改進郊狼優化算法求解柔性作業車間調度問題..........................51

    5.1 數學模型................................51

    5.2 FJSP 編碼方案.............................53


    第 5 章 改進郊狼優化算法求解柔性作業車間調度問題


    5.1 數學模型

    本章 FJSP 要解決的問題是:以最大完工時間最小為評價指標,在滿足相關約束的條件下為每道工序分配加工

    該論文為收費論文,請加QQ1135811234聯系客服人員購買全文
    在线成年视频人网站观看,成年美女黄网站色大全中闯,99久热re在线精品视频,又爽又黄又无遮挡的视频