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禁忌搜索算法的研究及其在车间生产控制中的应用

王海峰  
【摘要】: 调度是在满足某些约束的条件下对作业的排序,按照排序的次序给它们分配资源和时间,并且使目标函数达到最优。一个调度就是在一定时间内任务在机器上的一个分派,调度问题就是寻找一个任务在机器之间的传递序列,使其在工艺(或资源等)约束条件下,对应于某些执行目标是最优的。调度问题是组合优化问题。 在我国企业的信息化建设中,车间一层的企业信息系统都遇到了重重困难,开发者与使用者都需要一种通用性好、智能化程度高的生产作业计划及资源优化利用智能支撑系统。而如何解决生产中的动态生产调度问题,以便重新快速、高效地安排生产作业计划、进行生产作业调度也成为调度研究的首要问题,一直是国内外企业界和学术界研究的热点。将优化方法的理论研究引入到车间生产调度领域中,改进算法性能、拓宽算法应用领域、完善算法体系,是一个同时具有理论意义和应用价值的课题,具有重要的意义。 禁忌搜索的思想最早由Glover提出,它是对局部邻域搜索的一种扩展,是对人类智力过程的一种模拟。禁忌搜索算法通过引入一个灵活的存储结构和相应的禁忌准则来避免迂回搜索,并通过藐视准则来赦免一些被禁忌的优良状态,进而保证多样化的有效探索以最终实现全局优化。禁忌搜索算法在组合优化、生产调度、电路设计和神经网络等领域取得了很大的成功,尤其在调度领域,禁忌搜索算法获得了蓬勃的发展,调度问题至今仍是禁忌搜索算法应用最广泛而成功的领域之一。 本文系统地研究了调度的理论及其发展状况,针对我国国有企业车间生产控制中存在的问题提出了一种具有完善的理论和实践基础、可行性较高的解决方案,设计并实现了一个通用的面向制造类企业的车间作业计划平台,并在深入研究调度理论的优化算法的基础上,重点研究了禁忌搜索算法,并对禁忌搜索算法在实际应用中存在的一些问题提出了改进。


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