第2类装配平衡问题的多规则组合优化算法研究

发布时间：2017-04-16 03:08

  本文关键词：第2类装配平衡问题的多规则组合优化算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：装配平衡问题(ALBP)是制造调度领域中的一类重要问题。平衡装配负载，可使各工位负载均衡、物料连续稳定流动，从而提高生产效率、提升设备嫁动率、稳定产品质量。在算法层面，该问题隶属于组合优化中的NP难问题，不能在多项式时间内精确求解，研究有效求解算法具有重要的理论研究价值。围绕第2类装配平衡问题，论文主要贡献有以下三方面： 针对第2类简单装配平衡问题(SALBP-2)，，以最小化节拍为优化目标，提出了一种基于元胞自动机的多规则组合优化算法。算法在元胞空间中可进化元胞、可替换邻居、被进化元胞和被进化邻居等相互作用的基础上，提炼出改善规则和修正规则两种元胞进化规则，对SALBP-2进行求解。实验结果验证了所提算法对求解装配平衡问题的有效性。 在基于元胞自动机多规则组合优化算法的基础上，对规则进一步细分，形成五种简单规则:强调全局优化的操作选择规则、注重局部搜索的操作分配规则、强化局部优化的操作交换规则、为算法指明搜索方向的定界规则和加快搜索速度的变步长搜索规则，且提出并证明了应用交换规则的充分条件。对第1类简单装配平衡问题(SALBP-1)、第2类简单装配平衡问题(SALBP-2)、第2类U型装配平衡问题(UALBP-2)的实验结果表明，所提算法对求解大规模多工位问题优势明显，且求解精度和计算速度优于现有算法。分析可知，该算法只利用启发式因素和规则搜索，故计算速度快；而组合多种规则形成的优化机制，可保证解的求解质量。 针对装配生产中存在的互斥、加强边、强位置和弱位置等多约束存在的情形，提出对应的主动控制策略，分别融入到选择规则和分配规则中，强化所提多规则组合优化算法的实用性，还提出并证明了第2类多约束装配平衡问题(MCALBP-2)中可行解存在的必要条件。由算法的搜索机制可知，当各类约束相互独立时，该算法能有效求得原问题的可行解；当各类约束相互制约时，其求得可行解的概率理论上高于目前求解该类问题的主要方法:罚函数法和被动反应法。
【关键词】：第2类装配平衡问题 多规则组合优化算法 元胞自动机 多约束
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP301.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 前言10-11
• 1.2 预备知识11-12
• 1.3 文献综述12-19
• 1.3.1 装配平衡问题综述12-16
• 1.3.2 求解算法综述16-19
• 1.4 小结19-21
• 第2章 基于元胞自动机的多规则组合优化算法21-46
• 2.1 符号设定21-22
• 2.2 数学模型22
• 2.3 元胞自动机22-25
• 2.3.1 元胞自动机的数学定义23
• 2.3.2 元胞自动机的构成23-24
• 2.3.3 元胞自动机的分类24-25
• 2.4 多规则组合优化算法25-40
• 2.4.1 基本概念25-29
• 2.4.2 进化规则29-36
• 2.4.3 算法流程36-40
• 2.5 算例40-44
• 2.5.1 参数实验40-41
• 2.5.2 比较实验41-44
• 2.6 小结44-46
• 第3章 简单装配平衡问题的多规则组合优化算法46-65
• 3.1 符号设定46
• 3.2 数学模型46-47
• 3.3 多规则组合优化算法47-55
• 3.3.1 操作选择规则47-48
• 3.3.2 操作分配规则48
• 3.3.3 定界规则48-49
• 3.3.4 变步长搜索规则49
• 3.3.5 算法流程49-51
• 3.3.6 算例51-55
• 3.4 改进多规则组合优化算法55-64
• 3.4.1 操作选择规则56
• 3.4.2 操作分配规则56-58
• 3.4.3 操作交换规则58-61
• 3.4.4 算法流程61-62
• 3.4.5 算例62-64
• 3.5 小结64-65
• 第4章 U 型装配平衡问题的多规则组合优化算法65-84
• 4.1 符号设定66
• 4.2 数学模型66-67
• 4.3 多规则组合优化算法67-77
• 4.3.1 操作选择规则68
• 4.3.2 操作分配规则68
• 4.3.3 操作交换规则68-77
• 4.4 算例77-83
• 4.4.1 参数设置实验77-78
• 4.4.2 有效性检验实验78-83
• 4.5 小结83-84
• 第5章 多约束装配平衡问题的多规则组合优化算法84-106
• 5.1 符号设定85-86
• 5.2 数学模型86-87
• 5.3 多规则组合优化算法87-97
• 5.3.1 加强边约束操作的信息整合88-89
• 5.3.2 强、弱位置操作的信息矩阵89-91
• 5.3.3 候选操作集合91-93
• 5.3.4 操作选择规则93-97
• 5.3.5 信息更新97
• 5.4 可行解存在的必要条件97-102
• 5.4.1 问题的可行解存在的必要条件97-99
• 5.4.2 给定节拍下问题可行解存在的必要条件99-102
• 5.5 算例102-105
• 5.6 结论105-106
• 第6章 结论与展望106-113
• 6.1 论文总结106-110
• 6.1.1 创新点107-109
• 6.1.2 不足109-110
• 6.2 工作展望110-113
• 致谢113-114
• 参考文献114-123
• 附录 1 攻读博士学位期间发表的论文123-124
• 附录 2 攻读博士学位期间参加的科研项目124

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：309857