融合规则提取与局部搜索的混装线平衡排序问题求解方法研究
发布时间：2021-12-30 15:31
混流装配线可实现多品种小批量产品生产,在制造企业中的应用已经非常普及。然而,目前大部分研究聚焦于混流装配线平衡或排序问题,忽视了平衡和排序之间的耦合关系,无法实现平衡方案与排序方案整体最优。混装平衡与排序的协同优化是组合优化中的强NP-hard问题,针对该问题研究有效的求解方法,具有重要的理论意义和应用价值。为此,本文做如下工作的探究:分析混流装配线平衡与排序协同优化问题,考虑实际生产中的各类约束和生产目标,采用混合整数线性规划方法对该问题进行建模。利用基因表达式编程提取混流装配线平衡排序规则。分析平衡排序问题特征,提炼候选操作操作时间、直接后续操作数、所有后序操作数、待排序模型产品需求和待排序模型工位负载五个启发式因素。在规则提取的过程中,分别设计平衡与排序基因表达式、基因表达式编码、后序遍历树解码、平衡排序方案的表达、适应度评价指标和进化操作,有效的提取平衡排序规则。提出融合规则的多目标模拟退火算法,完成平衡和排序协同优化问题的求解。在初始化中,使用启发式规则生成平衡方案和排序方案,提高初始解集的代表性;在邻域搜索中,提出两种局部搜索算子,不断优化当前解;在接受策略中,加入多样性选...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同参数下案例非支配率的均值
40图5.5规则提取用户交互界面如图5.6中，用户交互界面结合常见的平衡问题中标杆案例，设计下拉框选项，方便用户选择不同类型的装配线平衡问题。同时，考虑了不同的投产排序案例，每个案例由短期生产需求量随机产生不同类型产品的生产比例。用户可以使用下拉框的方式，对具体平衡问题和排序问题进行启发式规则提取。例如确定平衡问题Arcus_111_5，函数集F={+,-,*,／,Q}、平衡部分终结符集T={pt,nr,it}，排序部分终结符集T={dt,dm}。我们选定染色体种群大小为50。本系统考虑多基因组成染色体,平衡部分基因个数为3，首部长度为6，排序部分基因个数为2。染色体交叉率其值必须小于l
的规则提取应用，设计了通用启发式规则提取系统。本文规则提取系统的使用MATLAB R2016a软件GUIDE实现，设计了一个友好的用户交互界面。采用对话框式的交互用户界面方便设置实验中的进化参数，如图5.5所示。本系统开始运行时，文本框的内容都是为默认状态，本系统提供装配线平衡问题标杆和投产排序案例的装配数据，系统再以这些数据为基础提取出函数表达式。用户可以根据实际生产需要输入进化算法的各项参数，检查系统运行的性能。如图5.5规则提取用户交互界面，用户可以设置进化过程所需的输入函数符号集、输入终结符集、种群规模、实验运行次数、迭代次数、基因个数（平衡部分和排序部分）、染色体长度(基因大小给出)、基因插入率、变异概率、基因重组率和最终进化代数等。系统规则提取的结果显示在界面右侧，初始界面文本框的内容都为空。右侧上方显示总实验结果，找出实验运行最优和最差适应度的实验次数、平均的计算时间和代数。右侧下方是交互式的查询窗口，输入实验次数，可以查询每次实验结果的最优适应度、最优染色体。最优解代数、调度规则的函数表达式、运行时间和出现最优结果的运行时间。由于GEP本身有一定的不确定性
【参考文献】：
期刊论文
[1]混流装配线的双目标投产排序决策模型[J]. 孙宝凤,申琇秀,龙书玲,卢昭宇. 计算机集成制造系统. 2017(07)
[2]面向汽车投产排序的混合多目标网格遗传算法[J]. 唐秋华,胡进,张利平,操小军. 中国机械工程. 2015(16)
[3]多目标决策下Pareto非支配解的快速构造方法[J]. 王芳,饶运清,唐秋华,何晓霞,张利平. 系统工程理论与实践. 2016(02)
[4]基于多目标猫群算法的混流装配线排序问题[J]. 刘琼,范正伟,张超勇,刘炜琪,许金辉. 计算机集成制造系统. 2014(02)
[5]采用遗传算法的混流装配线平衡多目标优化[J]. 彭慧,徐克林,佀占华. 现代制造工程. 2011(11)
[6]基因表达式编程的理论研究综述[J]. 彭昱忠,元昌安,麦雄发,覃晓. 计算机应用研究. 2011(02)
[7]混流装配线平衡问题的多目标优化方法研究[J]. 苏平,于兆勤. 中国机械工程. 2009(19)
[8]基因表达式编程的2种解码方法[J]. 谢大同,陈巧云. 计算机工程. 2008(23)
[9]面向大规模定制的混流装配线平衡研究[J]. 苑明海,李东波,于敏建. 计算机集成制造系统. 2008(01)
[10]多目标混流装配计划排序问题[J]. 黄刚,邵新宇,饶运清. 华中科技大学学报(自然科学版). 2007(10)
博士论文
[1]混合品种汽车装配线平衡与排序问题研究[D]. 刘文平.山东大学 2009
硕士论文
[1]多约束双边装配线平衡问题研究[D]. 吴意.武汉科技大学 2017
[2]基于改进迭代局部搜索算法的第Ⅰ类混流双边装配线平衡研究[D]. 饶迪.武汉科技大学 2017
[3]基于分布估计算法的多目标混装平衡与排序协同优化研究[D]. 胡进.武汉科技大学 2016
[4]混合装配线平衡排序问题研究与系统开发[D]. 袁慧萍.武汉理工大学 2012
本文编号：3558487
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同参数下案例非支配率的均值
40图5.5规则提取用户交互界面如图5.6中，用户交互界面结合常见的平衡问题中标杆案例，设计下拉框选项，方便用户选择不同类型的装配线平衡问题。同时，考虑了不同的投产排序案例，每个案例由短期生产需求量随机产生不同类型产品的生产比例。用户可以使用下拉框的方式，对具体平衡问题和排序问题进行启发式规则提取。例如确定平衡问题Arcus_111_5，函数集F={+,-,*,／,Q}、平衡部分终结符集T={pt,nr,it}，排序部分终结符集T={dt,dm}。我们选定染色体种群大小为50。本系统考虑多基因组成染色体,平衡部分基因个数为3，首部长度为6，排序部分基因个数为2。染色体交叉率其值必须小于l
的规则提取应用，设计了通用启发式规则提取系统。本文规则提取系统的使用MATLAB R2016a软件GUIDE实现，设计了一个友好的用户交互界面。采用对话框式的交互用户界面方便设置实验中的进化参数，如图5.5所示。本系统开始运行时，文本框的内容都是为默认状态，本系统提供装配线平衡问题标杆和投产排序案例的装配数据，系统再以这些数据为基础提取出函数表达式。用户可以根据实际生产需要输入进化算法的各项参数，检查系统运行的性能。如图5.5规则提取用户交互界面，用户可以设置进化过程所需的输入函数符号集、输入终结符集、种群规模、实验运行次数、迭代次数、基因个数（平衡部分和排序部分）、染色体长度(基因大小给出)、基因插入率、变异概率、基因重组率和最终进化代数等。系统规则提取的结果显示在界面右侧，初始界面文本框的内容都为空。右侧上方显示总实验结果，找出实验运行最优和最差适应度的实验次数、平均的计算时间和代数。右侧下方是交互式的查询窗口，输入实验次数，可以查询每次实验结果的最优适应度、最优染色体。最优解代数、调度规则的函数表达式、运行时间和出现最优结果的运行时间。由于GEP本身有一定的不确定性
【参考文献】：
期刊论文
[1]混流装配线的双目标投产排序决策模型[J]. 孙宝凤,申琇秀,龙书玲,卢昭宇. 计算机集成制造系统. 2017(07)
[2]面向汽车投产排序的混合多目标网格遗传算法[J]. 唐秋华,胡进,张利平,操小军. 中国机械工程. 2015(16)
[3]多目标决策下Pareto非支配解的快速构造方法[J]. 王芳,饶运清,唐秋华,何晓霞,张利平. 系统工程理论与实践. 2016(02)
[4]基于多目标猫群算法的混流装配线排序问题[J]. 刘琼,范正伟,张超勇,刘炜琪,许金辉. 计算机集成制造系统. 2014(02)
[5]采用遗传算法的混流装配线平衡多目标优化[J]. 彭慧,徐克林,佀占华. 现代制造工程. 2011(11)
[6]基因表达式编程的理论研究综述[J]. 彭昱忠,元昌安,麦雄发,覃晓. 计算机应用研究. 2011(02)
[7]混流装配线平衡问题的多目标优化方法研究[J]. 苏平,于兆勤. 中国机械工程. 2009(19)
[8]基因表达式编程的2种解码方法[J]. 谢大同,陈巧云. 计算机工程. 2008(23)
[9]面向大规模定制的混流装配线平衡研究[J]. 苑明海,李东波,于敏建. 计算机集成制造系统. 2008(01)
[10]多目标混流装配计划排序问题[J]. 黄刚,邵新宇,饶运清. 华中科技大学学报(自然科学版). 2007(10)
博士论文
[1]混合品种汽车装配线平衡与排序问题研究[D]. 刘文平.山东大学 2009
硕士论文
[1]多约束双边装配线平衡问题研究[D]. 吴意.武汉科技大学 2017
[2]基于改进迭代局部搜索算法的第Ⅰ类混流双边装配线平衡研究[D]. 饶迪.武汉科技大学 2017
[3]基于分布估计算法的多目标混装平衡与排序协同优化研究[D]. 胡进.武汉科技大学 2016
[4]混合装配线平衡排序问题研究与系统开发[D]. 袁慧萍.武汉理工大学 2012
本文编号：3558487
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