基于多区域采样策略的混合粒子群优化求解多目标柔性作业车间调度问题
2021-09-09张闻强杨卫东1
张闻强,邢 征,杨卫东1,
(1.粮食信息处理与控制教育部重点实验室(河南工业大学),郑州 450001;2.河南工业大学信息科学与工程学院,郑州 450001)
0 引言
现代化制造业所涉及的供应及制造流程正日益数据化、智慧化,快速、有效、个性化的生产模式开始成为主流。在此趋势下,制造企业生产车间的灵活性面临着严峻的挑战[1]。如何合理地调度车间生产任务,使加工时间和加工成本最小化,是制约现代化制造企业发展的重要因素。其中,车间调度是指作业车间在生产能力和生产资源有限的前提下,依据被加工工件的工艺规程以及相关的约束条件,规划出多个工件各工序间最优的加工顺序组合方案,来使生产系统的综合性能达到最佳。在车间调度优化问题的研究中,多目标柔性作业车间调度问题(Multi-Objective Flexible Job-shop Scheduling Problem,MOFJSP)是最困难也最接近实际生产环境的车间调度优化问题[2]。
现有的调度优化算法一般分为两类:精确算法和启发式算法[3]。精确算法虽然具有较高的收敛速率,但算法的灵活性较差,且求解过程相对繁琐,需要使用优化问题的梯度信息。对于柔性作业车间调度问题(Flexible Job-shop Scheduling Problem,FJSP)这 类 典 型 的NP-Hard(Nondeterministic Polynomial Hard)问题[4],最合适的优化技术是启发式算法。关于这些启发式方法的研究属于进化算法(Evolutionary Algorithm,EA)领域[5-6]。EA是一类成熟的具有高鲁棒性和广泛适用性的全局优化方法,能够不受问题性质的限制,有效地处理传统优化算法难以解决的复杂问题。而且由于这些算法对种群中的大量潜在的解决方案进行操作,因此可以更有效和高效地探索大型和崎岖的搜索空间。……
