基于并行遗传算法的动态路径车间调度问题的研究

发布时间：2017-05-26 19:20

  本文关键词：基于并行遗传算法的动态路径车间调度问题的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的进步，制造业面临的竞争日益增长，而生产调度作为制造业的关键部分，长期以来一直是企业关注的首要问题。其中，作业车间调度是较为突出、较难优化的类型，并已获得一定成果。但它规定了工件单一的加工路线，与实际制造过程脱节。动态路径的车间调度作为作业车间调度的延伸，其工件加工路线的可变性，能够较好的满足当今制造业的需求。 本文对车间调度中普遍使用的遗传算法从理论方面和算法流程进行阐述分析，其中模式理论证明了该算法的全局收敛性，并总结了遗传算法的约束、优化方式及缺点。此外，对生产调度的组成框架进行总结并归类，进一步认识研究动态路径车间调度问题的迫切意义，根据实际建立以最大完工时间为指标的数学模型。 本文根据所建模型的特点设计了一种并行遗传算法：在算法的外部结构方面，提出多种群优化策略，利用一种移民算子实现优良个体的共享，提高搜索效率；内部组成方面，，根据工序部分和机器选择部分的特点设计一种两层编码方案，避免了非法解的产生且柔性高；并采用轮盘赌和最优个体保留法进行选择操作，弥补选择误差，保证种群的丰富性；交叉部分采用MPOX法和“0、1”序列交叉法，保证算法的全局搜索性；变异部分设计一种邻域搜索变异和基于时间的随机变异，兼顾算法的随机性搜索要求，提高算法的局部收敛性能；交叉概率PC与变异概率PM均采用动态自适应策略，避免参数大小对其影响，同时缩短收敛时间。根据上述设计操作，本文给出了算法的运算步骤和框架结构。 最后，本文对提出的并行遗传算法进行了验证。通过对算法设定合理的参数，采用两组文献实例进行试验，并与文献中结果进行比较。试验结果证明，基于并行遗传算法的动态路径车间调度是可行的，对于实际生产具有一定的指导意义。
【关键词】：并行遗传算法 生产调度 动态路径车间 收敛性
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH186;TP18
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题的背景及意义10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.3 本文组织内容与章节安排13-16
• 第二章 遗传算法的理论及结构16-28
• 2.1 遗传算法的起源和历程16
• 2.2 遗传算法的理论基础16-17
• 2.2.1 随机模型理论16
• 2.2.2 模式定理16-17
• 2.2.3 积木块假设17
• 2.3 标准遗传算法的基本原理17-26
• 2.4 遗传算法的发展现状26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 动态路径车间调度问题及其研究方法28-36
• 3.1 车间调度问题的概述28-31
• 3.1.1 生产调度的概念28
• 3.1.2 调度问题的框架28-30
• 3.1.3 车间调度的分类30-31
• 3.2 动态路径车间调度问题简述31-32
• 3.2.1 动态路径车间调度的思想31-32
• 3.2.2 动态路径车间调度的特性32
• 3.3 动态路径车间调度的寻优策略32-34
• 3.4 动态路径车间调度的优化过程表述法34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 动态路径车间调度问题的数学模型及其算法设计36-52
• 4.1 动态路径车间调度问题的建模途径36
• 4.2 动态路径车间调度的模型分析36-39
• 4.2.1 车间调度数学模型的假设条件36-38
• 4.2.2 车间调度模型的约束条件38
• 4.2.3 车间调度模型的性能指标38-39
• 4.3 动态路径车间调度的算法设计39-44
• 4.3.1 多种群并行优化策略40-41
• 4.3.2 移民算子41
• 4.3.3 编码和解码方式41-43
• 4.3.4 初始种群的设计43-44
• 4.4 动态路径车间调度的遗传运算44-50
• 4.4.1 选择操作44-45
• 4.4.2 交叉操作45-46
• 4.4.3 变异操作46-48
• 4.4.4 PC 与PM 的参数设计48
• 4.4.5 算法流程48-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第五章 基于并行遗传算法的动态路径调度问题求解52-64
• 5.1 并行遗传算法的敛散性分析52
• 5.2 并行遗传算法的参数分析52-53
• 5.3 并行遗传算法的实例验证与应用53-62
• 5.3.1 对比试验 I53-58
• 5.3.2 对比试验 II58-62
• 5.4 本章小结62-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 全文总结64-65
• 6.2 工作展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 攻读学位期间发表的学术论文目录72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：397872