亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        混合算法在鋼構(gòu)企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2015-03-07 07:15:26雷兆明佟靜翠花季偉郭子超
        自動(dòng)化與儀表 2015年4期
        關(guān)鍵詞:道工序班組工序

        雷兆明,佟靜翠 ,花季偉,郭子超

        (1.河北工業(yè)大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院,天津 300130;2.天津師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院,天津 300387)

        企業(yè)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)越來(lái)越受到企業(yè)的廣泛關(guān)注,而合理的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是保證企業(yè)長(zhǎng)期規(guī)劃順利、順暢實(shí)施的關(guān)鍵所在[1]。因鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的很多優(yōu)點(diǎn)而在各方面得到廣泛使用,從而帶動(dòng)鋼構(gòu)企業(yè)迅速發(fā)展。如何提高企業(yè)生產(chǎn)效率、減少勞力和機(jī)械損耗已成為現(xiàn)代鋼構(gòu)企業(yè)追尋的目標(biāo)。

        Job-Shop調(diào)度是一種復(fù)雜的組合優(yōu)化問(wèn)題和典型的NP難題[2]。文獻(xiàn)[3-4]等都提出過(guò)關(guān)于柔性Job-Shop調(diào)度問(wèn)題的求解方法。本文結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn)與約束條件,在生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)中建立了多目標(biāo)生產(chǎn)數(shù)學(xué)模型,用基于蟻群遺傳混合算法進(jìn)行求解,并通過(guò)方案對(duì)比得出了該生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的高效性、可執(zhí)行性。

        1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

        對(duì)鋼構(gòu)企業(yè)而言,如何面向多品種小批量的大量訂貨合同而組織生產(chǎn)是生產(chǎn)管理系統(tǒng)面臨的最大困難。因?yàn)樯a(chǎn)計(jì)劃指導(dǎo)著關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的進(jìn)行,它必須考慮到生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際因素,如不同鋼種、規(guī)格和交貨期需求,多班組工序分配等。

        生產(chǎn)調(diào)度是將生產(chǎn)基于訂單合同的生產(chǎn)順序計(jì)劃解析成為設(shè)備、原料等生產(chǎn)資源的分配依據(jù),以客戶需求為目標(biāo),結(jié)合企業(yè)產(chǎn)能和工藝流程約束,對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)資源進(jìn)行調(diào)度分配,以節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間、提高企業(yè)利潤(rùn)為目標(biāo),指導(dǎo)生產(chǎn)活動(dòng)有序進(jìn)行[5]。生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度在生產(chǎn)系統(tǒng)中的位置關(guān)系及信息流動(dòng)如圖1所示。

        2 關(guān)鍵算法

        鋼構(gòu)企業(yè)的工序多班組選擇調(diào)度問(wèn)題屬于柔性作業(yè)車(chē)間調(diào)度問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題,本文提出了通過(guò)蟻群遺傳混合算法來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)化選擇,最終使企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)性能指標(biāo)最優(yōu),如總完工時(shí)間、生產(chǎn)能力與負(fù)荷均衡。

        2.1 問(wèn)題描述與建模

        工序多班組選擇調(diào)度問(wèn)題可描述為N個(gè)工件在M個(gè)班組上加工,每個(gè)工件至少含一道工序,預(yù)先給出工件工序的加工順序,每道工序可由至少一個(gè)班組加工,且同一道工序在不同班組上加工工時(shí)不同,該作業(yè)調(diào)度的目標(biāo)是為工件的每道工序確定合適的班組,完成所有工序的先后加工時(shí)間,使各班組的生產(chǎn)能力與負(fù)荷均衡,使生產(chǎn)系統(tǒng)完成總?cè)蝿?wù)的時(shí)間最短。

        根據(jù)調(diào)度模型需對(duì)生產(chǎn)過(guò)程做如下假設(shè):

        1)工序一旦開(kāi)始就不能中斷;

        2)大型公共設(shè)備運(yùn)輸工序的時(shí)間考慮在加工時(shí)間范圍內(nèi);

        3)同一種工件的工序間加工優(yōu)先級(jí)不同,不同工件間的工序加工順序優(yōu)先級(jí)相同;

        4)工序在班組上的加工時(shí)間是預(yù)先給定的;

        5)同一工件的工序在同一時(shí)刻只能在一個(gè)班組上加工,同一時(shí)刻一個(gè)班組只能加工一個(gè)工件。

        以下是數(shù)學(xué)模型中參數(shù)和變量的說(shuō)明:N為工件總數(shù);m為班組總數(shù);Ω為總的班組集;i為班組序號(hào),i=1,2,3…m; j,k 為工件序號(hào), j,k=1,2,3…n;TOj為工件j的總工序數(shù);Ojx為工件j的第x道工序;Xijx為工件j的第x道工序在i上加工;tijx為工件j的第x道工序在i上加工時(shí)間;Sjx為工件j的第x道工序加工開(kāi)始時(shí)間;Ejx為工件j的第x道工序加工結(jié)束時(shí)間;Cmax為最大完成時(shí)間。

        柔性路徑選擇調(diào)度模型必須滿足的約束:

        1)每一個(gè)工件工序的加工具有優(yōu)先級(jí),則

        2)任一確定時(shí)刻,班組i不能同時(shí)加工2個(gè)不同的工件,也不能同時(shí)加工2道不同的工序,則:

        多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題數(shù)學(xué)模型描述:

        給定決策向量 X=(x1,x2,…,xz),滿足的約束條件為

        其中:g為q維向量函數(shù);h為p維向量函數(shù);設(shè)有t個(gè)相互沖突的優(yōu)化目標(biāo),可表示為

        則 f為 t維向量函數(shù)。 求 X*=(x1*,x2*,…,xz*),使f(X*)在滿足式(6)和式(7)條件下的目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。為便于求解,將所有優(yōu)化目標(biāo)表示為最小化函數(shù),即:

        因此目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的統(tǒng)一表達(dá)形式為

        多目標(biāo)生產(chǎn)模型的建立:

        在滿足上述條件的前提下,可對(duì)調(diào)度模型中的工件進(jìn)行調(diào)度,從而確定工件的加工設(shè)備,及在設(shè)備上的開(kāi)工時(shí)間??紤]生產(chǎn)調(diào)度中涉及多個(gè)目標(biāo)函數(shù),建立的調(diào)度模型:

        1)工件最大完工時(shí)間最小

        2)瓶頸設(shè)備負(fù)荷最小

        3)設(shè)備總負(fù)荷最小

        所以建立多目標(biāo)調(diào)度問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型可表達(dá)為

        2.2 鋼構(gòu)件工序在多班組中調(diào)度的關(guān)鍵算法

        圖2 混合算法結(jié)構(gòu)Fig.2 Hybrid algorithm structure

        2.3 工序可選班組析取圖模型

        采用蟻群優(yōu)化算法求解FJSP中工藝路線問(wèn)題,首先將該問(wèn)題表示成易求解的解構(gòu)造圖模型,即建立工件各工序可選加工班組析取圖模型,然后將其進(jìn)一步描述為有向圖G=(V,C∪D)(V為所有節(jié)點(diǎn)的集合,C為有向圖G中所有有向弧的集合,D為有向圖G屮所有析取邊的集合)。假設(shè)工件數(shù)、工序數(shù)及在各班組上的加工時(shí)間已知,則析取圖模型和有向圖分別如表1和圖3所示。

        表1 析取圖模型Tab.1 Disjunctive graph model

        圖3 析取圖模型Fig.3 Model of disjunctive

        2.4 基于蟻群算法班組分配規(guī)則

        由析取圖G=(V,C∪D)可設(shè)計(jì)螞蟻的解構(gòu)造圖G=(V,C∪D,τ),τ為信息素分布, 代表弧對(duì)解質(zhì)量的影響。根據(jù)圖3中析取圖模型,可做出工件J1的解構(gòu)造圖,如圖4所示。為了便于螞蟻游歷,解構(gòu)造圖中還標(biāo)注出了局部啟發(fā)式信息,啟發(fā)式信息將在后續(xù)中介紹。

        圖4 工件J1的解構(gòu)造Fig.4 Construction of J1piece

        為了能夠提高算法解的質(zhì)量和縮短搜索時(shí)間,本文將采取最短加工時(shí)長(zhǎng)班組優(yōu)先被選中策略。并在班組選擇過(guò)程中將每個(gè)班組已負(fù)載的加工時(shí)間進(jìn)行累計(jì),來(lái)使班組工作負(fù)荷達(dá)到平衡。設(shè)每個(gè)班組已負(fù)載的加工時(shí)間累計(jì)為CMsum,則班組的分配步驟為

        1)設(shè)置班組負(fù)荷矩陣CMsum為1×3的矩陣。每一列分別為M1,M2,M3的總負(fù)荷。將該矩陣初始化為[0,0,0]。

        2)首先選擇工件J1的工序O11,可選班組為M1,M2。選擇最短加工時(shí)長(zhǎng)班組M1,則班組負(fù)荷矩陣變?yōu)?CMsum=[2,0,0]。

        3)再選 J1的工序 O12,可選班組為 M1,M2,M3。選擇最短加工時(shí)長(zhǎng)班組M1,則班組負(fù)荷矩陣變?yōu)镃Msum=[5,0,0]。

        4)再選 J1的工序 O13,可選班組為 M1,M3。 選擇最短加工時(shí)長(zhǎng)班組M3,則班組負(fù)荷矩陣變?yōu)镃Msum=[5,0,5]。

        5)以此類推,再分別選擇工件J2的工序O21、O22、O23,則對(duì)應(yīng)的班組負(fù)荷矩陣分別為[8,0,5][8,0,8][8,3,8]。

        2.5 蟻群算法啟發(fā)式信息設(shè)計(jì)

        局部啟發(fā)式信息η的作用是指引螞蟻選擇加工時(shí)間最短的班組,從而有利于總負(fù)荷和調(diào)度方法的最優(yōu)化,同時(shí)還指引螞蟻選擇已承載負(fù)荷少的班組,來(lái)使班組間負(fù)荷均勻分配。根據(jù)分配規(guī)則,確定路徑啟發(fā)式信息:ηij=1/(CM(1+CMsum)),CM為選擇 M班組的負(fù)載,CMsum為選擇M班組時(shí)累計(jì)負(fù)載。啟發(fā)式信息數(shù)值可見(jiàn)圖4的解構(gòu)造圖。工件工序間轉(zhuǎn)移規(guī)則為

        其它情況 Pijm(t)=0。

        式中:Pijm(t)為 t時(shí)刻螞蟻 m 選擇(i, j)路徑的概率;τij(t)為 t時(shí)刻選擇(i, j)路徑的信息素?cái)?shù)量;a 為螞蟻游歷下一道工序時(shí)的班組集。

        3 軟件實(shí)現(xiàn)

        工序多設(shè)備選擇調(diào)度屬于柔性作業(yè)調(diào)度,本文采用封閉式蟻群-遺傳混合算法進(jìn)行求解。首先采用蟻群算法解決工序班組選擇問(wèn)題,從而確定待加工工件相關(guān)工序的優(yōu)選班組;然后采用遺傳算法求解基本班組調(diào)度問(wèn)題。其工作流程如圖5、圖6所示。相關(guān)參數(shù)設(shè)置:蟻群算法參數(shù)借鑒文獻(xiàn)[6],迭代數(shù)Nc=50、螞蟻數(shù)m=8、啟發(fā)式因子重要程度參數(shù)β=5、信息重要程度參數(shù)α=1、信息素?fù)]發(fā)率ρ=0.3、信息素增強(qiáng)度系數(shù)Q=6,遺傳算法參數(shù)借鑒文獻(xiàn)[7],群體大小50、迭代次數(shù)maxGen=40、交叉因子pxover=0.85、選擇算子psel=0.1、變異因子pmutation=0.2。

        圖5 遺傳算法流程圖Fig.5 Flow chart of genetic algorithm

        圖6 蟻群遺傳算法流程圖Fig.6 Flow chart of ant colony genetic algorithm

        4 應(yīng)用與結(jié)果分析

        以表1中工件工序的可加工分布情況為例,將本文提出的蟻群遺傳混合優(yōu)化算法應(yīng)用于其中,通過(guò)編程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化排序得到工件工序最終加工順序,如表2所示。

        表2 工件工序加工順序Tab.2 Order of workpiece machining processes

        由加工順序生成的甘特圖如圖7所示。

        圖7 排產(chǎn)甘特圖Fig.7 Scheduling Gantt

        若不使用該方法進(jìn)行排產(chǎn),得到工件工序加工順序如表3所示。

        表3 工件工序加工順序Tab.3 Order of workpiece machining processes

        生成相應(yīng)的排產(chǎn)甘特圖如圖8所示。

        由圖7和圖8的排產(chǎn)甘特圖對(duì)比可知,通過(guò)蟻群遺傳混合算法優(yōu)化得到的排產(chǎn)方案要優(yōu)于不用此方法的排產(chǎn)方案,可提前3個(gè)工作日完成工作任務(wù)。

        圖8 排產(chǎn)甘特圖Fig.8 Scheduling Gantt

        5 結(jié)語(yǔ)

        本論文討論的是工序多設(shè)備選擇調(diào)度的柔性作業(yè)問(wèn)題,建立柔性作業(yè)的工序約束和生產(chǎn)調(diào)度模型。在算法中著重討論了班組分配問(wèn)題,并提出通過(guò)蟻群遺傳混合算法來(lái)解決該問(wèn)題。應(yīng)用結(jié)果表明該方法是有效的。下一步將優(yōu)化算法中的相關(guān)參數(shù),以進(jìn)一步提高分配效率。

        [1]黃肖玲,柴天佑.復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程計(jì)劃調(diào)度級(jí)聯(lián)模型在選礦MES中的應(yīng)用研究[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào),2011,37(9):1130-1139.

        [2]Kacem I,Hammadi S,Borne S,et al.Pareto-optimality approach for flexible Job-Shop scheduling problems:hybridization of evolutionary algorithms and fuzzy logic[J].M Athematics and Computers in Simulation,2002,60(3-5):245-276.

        [3]張維存,鄭丕諤,吳曉丹.基于蟻群粒子群算法求解多目標(biāo)柔性調(diào)度問(wèn)題[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2007,27(4):936-938,941.

        [4]夏蔚軍,吳智銘.基于混合微粒群優(yōu)化的多目標(biāo)柔性Job-Shop調(diào)度[J].控制與決策,2005,20(2):137-141.

        [5]鄧宇巍.熱軋帶鋼生產(chǎn)調(diào)度模型與算法研究[D].上海:上海交通大學(xué),2007.

        [6]CARLIER J,PINSON E.Adjustment heads and tails for the job shop scheduling problem[J].European Journal of Operational Research,1994,78(3):146-161.

        猜你喜歡
        道工序班組工序
        120t轉(zhuǎn)爐降低工序能耗生產(chǎn)實(shí)踐
        昆鋼科技(2022年2期)2022-07-08 06:36:14
        “瓷中君子”誕生記
        例析求解排列組合問(wèn)題的四個(gè)途徑
        “黨員進(jìn)班組”促進(jìn)班組建設(shè)的探索和實(shí)踐
        “4+1”班組運(yùn)行見(jiàn)實(shí)效
        修鐵鏈
        大理石大板生產(chǎn)修補(bǔ)工序詳解(二)
        石材(2020年4期)2020-05-25 07:08:50
        土建工程中關(guān)鍵工序的技術(shù)質(zhì)量控制
        人機(jī)工程仿真技術(shù)在車(chē)門(mén)裝焊工序中的應(yīng)用
        創(chuàng)建“放心滿意班組” 打造精品班組品牌
        av中文码一区二区三区| 人妻 日韩精品 中文字幕| 国产在视频线精品视频www666| 99热高清亚洲无码| 高清不卡av一区二区| 色综合av综合无码综合网站| 免费夜色污私人影院在线观看 | 在线看片免费人成视频久网下载| 亚洲精品国产美女久久久 | 国产黄页网站在线观看免费视频| 国产呦系列视频网站在线观看| 国产久色在线拍揄自揄拍| 午夜精品久久久久久久无码| 欧美日韩不卡视频合集| 亚洲 美腿 欧美 偷拍| 人妻少妇艳情视频中文字幕| 三级全黄的视频在线观看| 日韩欧美亚洲综合久久影院d3| 亚洲双色视频在线观看| 青青草高中生在线视频| 99国产精品人妻噜啊噜| 亚洲av无码成人网站www| 国产精品日本中文在线| 在线无码中文字幕一区| 精品国产一区二区三区久久狼| 久久99亚洲网美利坚合众国| 久久久精品亚洲人与狗| 国精品午夜福利视频不卡| 国产手机在线αⅴ片无码| 亚洲国产不卡免费视频| 人禽杂交18禁网站免费| 久久发布国产伦子伦精品| 久久国产A∨一二三| 亚洲最大一区二区在线观看| 把女邻居弄到潮喷的性经历| 中文字幕经典一区| 操国产丝袜露脸在线播放| 亚洲av日韩av女同同性| 国产亚洲精品久久久久久久久动漫| 人妖熟女少妇人妖少妇| 久久天堂精品一区二区三区四区 |