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殖民竞争算法在离散制造系统优化问题中的应用研究

发布时间:2018-10-14 17:22
【摘要】:殖民竞争算法是对人类社会特定历史阶段中殖民竞争过程的模拟,它是基于群体的元启发式算法,主要算法操作包括帝国初始化、帝国内同化、殖民竞争和帝国删除,殖民竞争算法已经在许多组合优化问题中得到了成功应用。本文应用殖民竞争算法解决离散制造系统优化的若干关键问题,包括单行设备布局问题、工艺路线规划问题、工艺路线规划与车间调度集成问题和混流U型装配线平衡与排序问题,并通过实例验证了算法的有效性。本文主要研究内容包括: (1)单行设备布局问题是离散制造系统优化中的关键问题之一,本文总结了单行设备布局问题的研究现状,给出了该问题的数学模型,然后详细说明了殖民竞争算法的实施步骤,最后进行了实例验证,计算结果和与其他算法的比较证明了该算法的有效性。 (2)工艺路线规划是现代集成制造系统的重要组成部分,它是连接计算机辅助设计和计算机辅助制造的桥梁。本文考虑了工艺路线规划中的多种可能柔性,给出了该问题的描述和优化目标,系统介绍了殖民竞争算法的实施步骤,通过提出的殖民竞争算法求解测试实例,验证了殖民竞争算法在工艺路线优化问题上的有效性。 (3)工艺路线规划与车间调度集成问题是当前调度领域研究的热点之一,通过论述了工艺规划与车间调度集成的必要性和优势,设计了一种新的集成策略,,能够对工艺路线和车间调度同时进行优化。在对问题进行深入分析的基础上,运用殖民竞争算法求解工艺规划与车间调度集成问题,并用大量的测试实例验证殖民竞争算法解决工艺路线规划与车间调度集成问题的有效性。 (4)混流U型装配线平衡与排序问题是装配线平衡领域研究的热点之一,本文阐明了混流U型装配线的特点,论述了装配线平衡和产品排序两个关键问题,介绍了优化目标的计算方法,详细阐述了殖民竞争算法的实施步骤,并进行了实例验证,通过计算结果和与其他算法的比较,证明了殖民竞争算法在解决混流U型装配线平衡与排序问题上的有效性。 本文最后进行了全文总结与展望。
[Abstract]:The colonial competition algorithm is a simulation of the colonial competition process in a specific historical stage of human society. It is a population-based meta-heuristic algorithm. The main algorithm operations include empire initialization, intra-empire assimilation, colonial competition and empire deletion. Colonial competition algorithm has been successfully applied in many combinatorial optimization problems. In this paper, the colonial competition algorithm is used to solve some key problems of discrete manufacturing system optimization, including single line equipment layout problem, process route planning problem. The integration of process planning and job shop scheduling and the mixed flow U-type assembly line balancing and sorting problem are discussed. The effectiveness of the algorithm is verified by an example. The main contents of this paper are as follows: (1) the single line equipment layout problem is one of the key problems in discrete manufacturing system optimization. This paper summarizes the current research situation of the single line equipment layout problem, and gives the mathematical model of the problem. Then the implementation steps of colonial competition algorithm are explained in detail. The results of calculation and comparison with other algorithms prove the effectiveness of the algorithm. (2) process route planning is an important part of modern integrated manufacturing system, and it is a bridge between CAD and CAD. In this paper, various possible flexibility in process route planning is considered, the description and optimization objectives of the problem are given, the implementation steps of colonial competition algorithm are systematically introduced, and a test example of solving colonial competition algorithm is presented. The effectiveness of the colonial competition algorithm in process route optimization is verified. (3) the integration of process route planning and job shop scheduling is one of the hot topics in the field of scheduling. Through discussing the necessity and advantage of integration of process planning and job shop scheduling, a new integration strategy is designed, which can optimize the process route and job shop scheduling simultaneously. On the basis of in-depth analysis of the problem, the colonial competition algorithm is used to solve the integration problem of process planning and job shop scheduling. A large number of test examples are used to verify the effectiveness of the colonial competition algorithm in solving the integration problem of process route planning and job shop scheduling. (4) the hybrid U-shaped assembly line balancing and scheduling problem is one of the hot research topics in assembly line balance field. This paper expounds the characteristics of mixed flow U-type assembly line, discusses the two key problems of assembly line balance and product sequencing, introduces the calculation method of optimization target, expounds in detail the implementing steps of colonial competition algorithm, and gives an example to verify it. By comparing the results with other algorithms, it is proved that the colonial competition algorithm is effective in solving the problem of mixed flow U-type assembly line balance and sorting. At the end of this paper, the conclusion and prospect of this paper are given.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH186

【共引文献】

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本文编号:2271111

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