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张富生关于基于遗传算法的车间动态调度研究。

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简介:
作业车间调度在制造业中扮演着至关重要的角色,它直接影响着生产流程的效率。对有效调度方法以及相关优化技术的深入研究和实际应用,对于提升制造企业的生产效率,并显著降低其运营成本具有举足轻重的影响,因此也吸引了学者的广泛关注。本文着重分析了作业车间调度的具体需求,并在此基础上,进一步构建和研究了一种基于遗传算法的作业车间动态调度策略,该策略巧妙地融合了滚动窗口技术。

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    本文由作者张富生撰写,专注于探讨和分析遗传算法如何有效应用于解决车间生产过程中的动态调度问题,旨在提高制造业运营效率。 作业车间调度对制造业的生产效率有重要影响。研究并应用有效的调度方法与优化技术对于提升制造企业的生产力、降低成本等方面至关重要,因此越来越受到学者们的关注。本段落分析了作业车间调度的需求,并在静态遗传算法的基础上进行了深入探讨,结合滚动窗口技术进一步研究了基于遗传算法的动态调度策略应用于作业车间的可能性。
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    本资源为针对车间调度问题开发的一种基于遗传算法的解决方案,旨在优化Job Shop环境下的生产效率。通过MATLAB实现,提供了一个有效的工具用于测试和比较不同的调度策略。 车间调度遗传算法的研究涉及使用MATLAB进行一系列操作来优化生产过程中的任务分配与时间安排。 1. 参数初始化:设置群体数量为60个个体,并设定500次迭代周期,交叉概率设为0.8,变异概率定于0.6,同时代沟比例被指定为0.9。 2. 群体初始化:采用优先级编码方式生成初始种群。例如,在处理三个零件且每个零件包含三个工序的情况下,可能的初始序列包括1、3、4、5、6、7、8、9和2;或者2、1、3等排列组合形式。 3. 适应值计算:将个体解码为具体的操作顺序,并根据该操作顺序计算完成所有任务所需的总时间作为其适应度评价标准。 4. 自然选择过程:按照轮盘赌原则从原种群中挑选出60*0.9(即54个)具有较高适配性的新成员,以构成下一代群体的主体部分。 5. 交叉操作:在选定的新族群内随机选取两个尚未被选中的个体进行遗传信息交换。具体而言,在设定的概率阈值之上执行两点式基因重组策略;例如对于序列1、2、3、5、6、7、8和4,9,若选择的断点位于位置2与5之间,则可能产生新的组合如:0、2、3(被切除)、5(保留)等。 6. 突变操作:对经过交叉后的新生代群体中的每一个体施加突变处理。通过随机生成数值来决定是否执行基因位的交换,若概率大于预设值,则在个体内部选择两个位置并互换其内容以引入新的变异形式。 7. 种群更新策略:最终保留6个适应度较高的原有成员不变,并用经过上述操作后产生的新种群替换其余部分。
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    本资源提供了针对车间调度问题的遗传算法解决方案,并以MATLAB代码形式实现。主要应用于解决Job-Shop调度问题,通过优化算法提高生产效率与灵活性。 车间调度遗传算法的研究 1. 参数初始化:族群数量设定为60个个体;迭代次数设为500次;交叉概率设置为0.8;变异概率设为0.6;代沟比例定为0.9。 2. 群体初始化:采用基于调度优先级的编码方式。例如,对于包含三个零件且每个零件有三个工序的情况,可以进行如下形式的初始编码:“1、3、4、5、6、7、8、9、2”或“2、1、3、4、5、6、7、8、9”。 3. 计算适应度:将个体解码为具体的工序序列,并计算完成时间以评估其适应值。 4. 选择操作:从原族群中,按照轮盘法选取60*0.9(即代沟)=54个个体组成新族群。 5. 交叉过程:在选出的新族群内进行遗传算法中的交叉操作。具体而言,在随机挑选的两个未被选过的个体之间执行2点交叉。例如,“1、2、3、5、6、7、8、4、9”和“2、1、3、5、6、4、9、7、8”,若选择在位置2和位置5进行交叉,则生成的中间状态为:“0, 2, 3, 5, 6, 0, 0, 0”。之后,删除这些占位符并插入未被交换的部分以完成新个体。 6. 变异操作:针对通过交叉得到的新族群中的每个个体执行变异。具体来说,若随机生成的数大于设定的变异概率,则在该个体中选择两个不同的位置,并将这两个位置上的数据进行互换。 7. 代群更新:新的群体包含54个经过交叉和/或变异操作后的个体。同时保留来自原族群适应值较高的6个个体以确保种群多样性,其余30%的个体被新产生的后代所替代。
  • 问题
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    本研究探讨了运用遗传算法解决复杂制造系统中的车间调度问题,旨在提高生产效率和资源利用率。通过模拟自然选择与遗传机制,优化任务分配与流程安排,实现成本最小化及时间最省目标。 智能车间调度问题可以通过遗传算法得到更有效的解决方案。
  • MATLAB
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    本研究利用MATLAB开发了一种基于遗传算法的车间调度优化模型,有效提高了生产效率和资源利用率。 基于遗传算法的车间调度源码适用于使用与修改,并且是基于MATLAB编写的。
  • 规划问题中应用
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    本研究探讨了遗传规划算法应用于车间调度问题的有效性与优势,通过模拟生物进化过程优化生产流程,旨在提升制造业效率和降低成本。 在机器学习领域内,遗传规划(Genetic Programming, GP)是一种基于可变长度树形结构的仿生进化算法,能够将调度规则通过树形结构表示并进行遗传操作。这为计算机自动生成和优化启发式算法提供了可能——即超启发式算法(Hyper Heuristic)。
  • 柔性制造方案.rar
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    本研究探讨了遗传算法在解决柔性制造系统车间调度问题中的应用,提出了一种优化调度策略以提高生产效率和资源利用率。 采用遗传算法解决柔性车间调度问题的完整MATLAB程序已编写完成,并包含详细的注释,欢迎下载参考,共同学习与进步。
  • 柔性作业综述_黄学文
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    本文由黄学文撰写,是一篇关于柔性作业车间调度问题的遗传算法研究综述文章。文中全面总结了该领域内现有的研究成果和方法,并探讨了未来的发展趋势与挑战。 这篇论文对于学习遗传算法在调度问题中的应用非常有帮助。
  • 多层编码程序.zip_matlab编码_多层编码优化__ma
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    本资源提供了一种基于多层编码遗传算法的高效车间调度解决方案。通过MATLAB实现,该方法旨在优化生产流程,提高制造效率和灵活性。适用于研究与实际应用。 在现代工业生产环境中,车间调度问题是一项复杂而关键的任务。它涉及到如何高效地安排生产设备、工人及物料以实现最大化生产效率并最小化成本的目标。遗传算法作为一种启发式搜索方法,在解决这类优化问题中被广泛应用。 本段落将详细介绍一种基于多层编码的遗传算法应用于车间调度方案,并探讨其在MATLAB环境下的具体实施细节。首先,我们要理解遗传算法的基本原理:该算法模拟了自然选择、基因重组和突变等生物进化过程中的机制,通过迭代寻找最优解。对于车间调度问题而言,关键在于如何设计合适的编码方式以将复杂的调度任务转化为可以进行遗传操作的个体形式。 多层编码是一种特别有效的策略,在这种策略下,任务、机器以及时间等因素被多层次地组织起来以便于算法处理复杂性更高的情况。基于此方法的遗传算法通常包括以下步骤: 1. 初始种群生成:随机创建一组初始调度方案。 2. 编码过程:将每个个体转化为适应度函数可以评估的形式(例如,任务序列、开始时间等)。 3. 适应度评价:根据预设的标准计算每个解决方案的适应性得分(如总完成时间和最早完工时间)。 4. 选择机制:依据各方案的表现挑选出优秀样本进行保留。 5. 遗传操作:包括交叉和变异两种主要形式,用于维持种群多样性和探索新的解空间区域。 6. 种群更新:替换旧的个体为新产生的后代,继续迭代直到满足停止条件为止(如达到预定的最大迭代次数)。 7. 终止规则设定:当算法运行到达预设目标时选取当前最优解决方案作为最终答案。 MATLAB提供了强大的数值计算和图形处理功能,并且拥有众多工具箱支持遗传算法的实现。在本案例中,我们可以利用Global Optimization Toolbox或者其他自定义函数来执行上述步骤。通过调整种群规模、交叉率及变异概率等参数,可以适应不同类型的车间调度问题需求。 本段落提供的基于多层编码遗传算法的车间调度程序源代码可以在MATLAB环境中直接运行和调试。用户可以通过学习这些源码深入了解该方法在解决复杂优化任务中的应用,并将其原理推广到其他相关领域中去。 总之,利用多层编码策略结合遗传算法能够为解决复杂的车间调度问题提供一种高效的方法论框架。借助于MATLAB平台的支持,不仅可以直观地观察整个搜索过程的动态变化情况,还可以通过实验验证其性能并进一步优化改进方案设计。这种方法不仅有助于提高生产效率,在理论研究和实际应用方面也具有重要价值。
  • Matlab代码
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    本项目提供了一套利用遗传算法优化车间生产调度问题的Matlab实现方案,旨在提高制造系统的效率和灵活性。通过模拟自然选择过程,该代码能够有效解决复杂多变的调度难题。 该代码用于解决具有机器柔性的柔性作业车间调度问题。工件数量与工序数量可以自行调节,并采用了传统遗传算法。编码方式为三维实数编码。