收藏本站
《大连海事大学》 2013年
加入收藏

分布式环境的同顺序流水作业问题求解算法研究

高健  
【摘要】:作为一类重要的组合优化问题,流水作业问题得到了计算机科学和运筹学界的广泛关注,在实际工业生产调度中发挥了重要的作用。然而随着工业化的进步和工业生产规模的扩大,在经济全球化影响之下现代工业生产模式有了根本改变——全球化的生产企业逐步淘汰了传统制造环境下的单一工厂生产模式,取而代之的是跨地域的多个工厂的联合生产方式。由于传统的流水作业问题是针对单个工厂进行建模的,不能有效地处理分布式的生产模式,于是分布式多工厂流水作业问题(DPFSP)被提出并逐渐成为研究热点。 虽然各类优化算法已经成功地用于求解传统的单个工厂流水作业问题,但是研究求解DPFSP的算法还处于起步阶段。本文围绕分布式生产环境中的流水作业问题展开,重点研究DPFSP问题的模型和求解算法。 理论基础方面,本文在研究同构工厂的分布式流水作业问题模型(DPFSP-I)的基础上,针对实际生产调度中多个工厂加工能力有所不同的情况,定义了异构工厂的同顺序流水作业问题(DPFSP-D)并分析其数学模型。通过分析最优解目标值与传统单个工厂流水作业问题最优解目标值之间的关系,本文确定了DPFSP-I最优解的上下界。此外,本文分析了DPFSP可行解的表示方法及解空间结构,讨论了最大完工时间的加速计算方法。 算法研究方面,以工厂最大完工时间为目标值,本文提出了多种DPFSP的求解算法:(1)求解DPFSP-I的构造启发式算法和变邻域下降搜索算法。原有的构造启发式和变邻域下降搜索算法在安排工件时,都是单个工件逐一考虑的,而本文采用多工件整体考虑的安排策略,提出一个基于工件组的指派规则。实验数据表明,结合该规则的构造启发式和变邻域下降搜索算法在求解效果方面有明显的提升。(2)求解DPFSP-I的遗传算法。在此之前尚没提出有效的智能优化算法求解该类问题。本文提出一个遗传算法,并根据可行解表示特点,重新定义了遗传算法中的操作,结合高效的局部搜索策略提升遗传算法的整体求解效率。在此基础上,本文还对所提出的遗传算法进行了改进,通过可行解中知识的提取改良种群质量,以达到提高求解质量的目的。通过大量的实验分析可知,本文的遗传算法更新了标准测试集中绝大部分的已知最优解。(3)求解DPFSP-I和DPFSP-D的禁忌搜索算法。为进一步提高优化速度,本文设计了针对工件子序列交换的禁忌策略并提出一个求解DPFSP-I的禁忌搜索算法,其特点是通过工厂间工件子序列的交换操作摆脱局部极小区域。重新设计的最大完工时间加速计算方法,将该禁忌搜索算法扩展为可以求解DPFSP-D的算法。实验表明,本文的禁忌搜索算法具有高效的优化能力。(4)基于多智能体的协同求解算法。文本提出一个针对DPFSP-D的多智能体的协同求解算法,并通过设计基于环式消息传递机制的交互协议达到协同求解保护私有数据的目的。
【关键词】:分布式流水作业问题 构造启发式 元启发式 局部搜索 分布式求解算法
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP301.6
【目录】:
  • 摘要6-8
  • ABSTRACT8-13
  • 第1章 绪论13-25
  • 1.1 研究背景及意义13-15
  • 1.2 流水作业问题的求解技术15-20
  • 1.2.1 精确求解算法15-16
  • 1.2.2 构造启发式算法16-18
  • 1.2.3 元启发式算法18-20
  • 1.3 分布式调度问题的研究现状20-22
  • 1.4 本文的研究内容22-23
  • 1.5 本文的组织结构23-25
  • 第2章 分布式同顺序流水作业问题模型25-37
  • 2.1 分布式同顺序流水作业问题25-29
  • 2.1.1 单工厂的同顺序流水作业问题25-26
  • 2.1.2 分布式环境的同顺序流水作业问题26-29
  • 2.2 计算复杂性及最优解性质分析29-32
  • 2.3 解空间的表示32-34
  • 2.4 Taillard技术及扩展方法34-36
  • 2.5 本章小结36-37
  • 第3章 求解DPFSP-Ⅰ的构造启发式与变邻域下降算法37-57
  • 3.1 相关算法介绍37-39
  • 3.1.1 NEH启发式37-38
  • 3.1.2 变邻域下降的局部搜索算法38-39
  • 3.2 基于工件组规则的NEH启发式算法39-50
  • 3.2.1 工件组指派规则39-41
  • 3.2.2 NEH-B&B算法41-43
  • 3.2.3 NEH-B&B中的平局冲突消解43-46
  • 3.2.4 实验结果46-50
  • 3.3 变邻域下降算法50-56
  • 3.3.1 工厂间邻域生成策略50-52
  • 3.3.2 变邻域下降算法流程52-53
  • 3.3.3 实验结果53-56
  • 3.4 本章小结56-57
  • 第4章 求解DPFSP-Ⅰ的遗传算法57-81
  • 4.1 局部搜索策略57-61
  • 4.2 混合遗传算法61-73
  • 4.2.1 可行解的编码61
  • 4.2.2 遗传算法的操作61-64
  • 4.2.3 混合遗传算法流程64-65
  • 4.2.4 实验结果65-73
  • 4.3 基于知识的遗传算法73-79
  • 4.3.1 算法操作流程73-75
  • 4.3.2 实验结果75-79
  • 4.4 本章小结79-81
  • 第5章 求解DPFSP-Ⅰ和DPFSP-D的禁忌搜索算法81-99
  • 5.1 加强的局部搜索策略81-83
  • 5.2 DPFSP-Ⅰ的禁忌搜索算法83-93
  • 5.2.1 禁忌策略83-86
  • 5.2.2 禁忌搜索算法流程86-87
  • 5.2.3 实验结果87-93
  • 5.3 求解DPFSP-D的禁忌搜索算法93-98
  • 5.3.1 异构工厂的完工时间的计算93-96
  • 5.3.2 实验结果96-98
  • 5.4 本章小结98-99
  • 第6章 基于多智能体的DPFSP-D求解技术99-111
  • 6.1 集中式求解与分布式求解99-101
  • 6.2 基于多智能体的求解算法101-108
  • 6.2.1 基于局部搜索的多智能体协同求解算法101-105
  • 6.2.2 带信息保护的多智能体协同求解算法105-108
  • 6.3 实验结果108-110
  • 6.3.1 实验环境介绍108-109
  • 6.3.2 计算结果分析109-110
  • 6.4 本章小结110-111
  • 第7章 总结111-113
  • 参考文献113-123
  • 附录 最优解目标值123-129
  • 攻读学位期间公开发表论文129-131
  • 致谢131-133
  • 作者简介133

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘全科;王凌;赵保华;;解决零空闲流水线调度问题的离散粒子群算法[J];控制与决策;2008年02期
2 李凯;左春荣;;基于模拟退火的多处理机调度优化算法研究[J];系统工程与电子技术;2009年12期
3 曹杰;史金飞;戴敏;;基于TNEH算法求解混合Flowshop的调度问题[J];中国制造业信息化;2009年11期
4 王新军;何率天;;混沌神经网络优化算法用于求解无等待流水调度问题的最小最大完工时间[J];数学的实践与认识;2010年07期
5 任文娟;潘全科;韩红燕;;禁忌搜索算法解决零空闲流水线调度问题[J];计算机工程与设计;2010年23期
6 杨晓坡;;线性减少加工时间的资源约束单机排序问题[J];系统工程与电子技术;2006年05期
7 杨振光;李曙光;王秀红;;工件尺寸不同的并行机批调度问题[J];山东大学学报(理学版);2007年04期
8 石国春;;具有学习效应的单机成组排序问题[J];科技传播;2010年10期
9 宋福根;陈凌晖;;一种新的混合生产调度问题的优化求解[J];计算机应用研究;2010年11期
10 韩红燕;潘全科;;求解批量流水线调度问题的改进和声搜索算法[J];计算机工程;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈克兵;高成修;;可变加工时间的单机排序(英文)[A];中国运筹学会第七届学术交流会论文集(上卷)[C];2004年
2 郭鹏;程文明;;求解具有恶化工件单机调度问题的一种改进遗传算法[A];物流工程三十年技术创新发展之道[C];2010年
3 张树霞;张玉忠;;离散到达时间的可控排序问题[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
4 张树霞;曹志刚;张玉忠;;极小化最大完工时间的离散可控排序(英文)[A];中国运筹学会第八届学术交流会论文集[C];2006年
5 王珍;曹志刚;张玉忠;;工件可拒绝的单机分批排序问题研究[A];第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集[C];2006年
6 任建峰;张玉忠;孙国;;一种新的柔性车间排序问题[A];中国企业运筹学学术交流大会论文集[C];2005年
7 闻振卫;;一类平行机上的任务指派问题及其动态规划算法[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
8 刘晓惠;;一类带安装时间的多客户竞争排序问题[A];第十一届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2009年
9 娄小芳;邹逢兴;高政;曾令李;欧微;;求解作业车间调度问题的一种改进的遗传算法[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
10 吴翠连;;有尺寸的单机分批排序问题的近似算法[A];中国企业运筹学[2011(1)][C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高健;分布式环境的同顺序流水作业问题求解算法研究[D];大连海事大学;2013年
2 白丹宇;典型车间调度问题中的算法理论分析[D];东北大学;2010年
3 马英;考虑维护时间的机器调度问题研究[D];合肥工业大学;2010年
4 董兴业;启发式算法及其在同顺序流水作业问题中的应用[D];北京交通大学;2008年
5 冯琪;多个代理的机器排序问题研究[D];郑州大学;2013年
6 张利齐;工件可拒绝的机器排序问题[D];郑州大学;2012年
7 张新功;加工时间非常数的排序与调度模型研究[D];上海理工大学;2010年
8 季敏;当代工业中的若干排序问题研究[D];浙江大学;2006年
9 叶德仕;通讯网络中排序问题的若干在线和高性能算法[D];浙江大学;2005年
10 张树霞;延误与离散可控排序[D];华东师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭光;不确定流水作业问题的重调度方法研究[D];华中科技大学;2011年
2 尹婷;钢铁生产中连续批调度的策略研究[D];武汉科技大学;2011年
3 张群发;具有相容约束条件的单机平行分批排序问题[D];郑州大学;2005年
4 马冉;工件有优先约束的分批排序问题[D];曲阜师范大学;2006年
5 任立莉;可拒绝平行批平行机与在线平行批两台一致机排序[D];郑州大学;2010年
6 吴翠连;极小化分批排序问题的近似算法[D];曲阜师范大学;2005年
7 王珍;工件可拒绝的单机分批排序问题[D];曲阜师范大学;2007年
8 王松丽;具有释放时间的单机半连续型批处理机调度问题[D];沈阳师范大学;2012年
9 林琳;具有同时性约束的平行机排序问题[D];郑州大学;2006年
10 张颖;预测调度的算法研究和性能分析[D];上海交通大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026