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人工蜂群遗传算法在车间调度中的应用研究

作　者: 白瑶
导　师: 黄明
学　校: 大连交通大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 人工蜂群遗传算法 蜂群算法 遗传算法 作业车间调度
分类号: TP18
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


在近一个世纪以来,随着科学技术的不断发展,企业之间的竞争愈发激烈,如何改变旧的生产和管理模式以不断适应现代化生产的要求,进而提高企业的竞争力,已经成为企业面临的一个重要问题。在实际生产中,拥有先进的优化技术和高效的调度策略是制造业发展和效益提高的关键。一个完善的生产调度方案,可以有效地提高企业的生产效率,增强企业的市场竞争力。车间调度问题是生产调度问题的一种简化模型,其目标就是要解决如何利用有限的资源在满足各种生产约束的前提下,确定工件和设备的加工顺序和时间,使某些性能指标达到最优。车间调度问题对于提高企业效益具有重要的研究意义。本文从车间调度问题出发,通过将人工蜂群算法和遗传算法进行融合,设计实现了一种新的混合算法—人工蜂群遗传算法,并利用该算法来解决车间调度问题。人工蜂群遗传算法的基本原理是通过将人工蜂群算法与遗传算法相混合,吸取和利用两种算法各自的优点,同时又克服各自的缺陷,最终实现优势互补,得到一种更高效的优化算法单一使用遗传算法时会有一些难以避免的缺点,如局部搜索能力差,求解比较费时,进化后期搜索效率较低,容易产生“早熟收敛”等问题,而人工蜂群算法具有较强的局部寻优能力和较快的收敛速度,因此通过将人工蜂群算法和遗传算法相融合,以此来克服遗传算法的缺点,同时发挥人工蜂群算法的优势,进而提高算法的效率是具有可行性的。本文给出了人工蜂群遗传算法的设计方法和操作步骤,并利用车间调度问题实例对算法进行仿真测试,通过对算法进行评估分析,结果显示人工蜂群遗传算法的全局收敛效率更高,求解速度更快,在车间调度问题上有良好的实用性、高效性。最后,针对某模具制造企业,设计实现了一套以人工蜂群遗传算法为基础的模具制造车问生产调度模拟系统,通过使用该系统可以有效地提高车间调度效率。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
绪论  9-11
第一章 车间调度问题概述  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 车间调度问题模型  11-13
  1.3 车间调度问题的分类  13
  1.4 车间调度问题的特点  13-14
  1.5 车间调度问题的国内外研究现状  14-15
  1.6 存在的问题  15-16
  本章小结  16-17
第二章 遗传算法与人工蜂群算法的研究及应用  17-23
  2.1 引言  17
  2.2 遗传算法  17-19
    2.2.1 遗传算法概述  17-18
    2.2.2 遗传算子  18-19
    2.2.3 遗传算法的操作流程  19
  2.3 人工蜂群算法  19-22
    2.3.1 人工蜂群算法机理  19-20
    2.3.2 人工蜂群算法数学描述  20-21
    2.3.3 人工蜂群算法的研究及应用  21-22
  本章小结  22-23
第三章 人工蜂群遗传算法求解作业车间调度问题  23-39
  3.1 引言  23
  3.2 遗传算法和人工蜂群算法的性能分析  23-24
    3.2.1 遗传算法的优缺点  23-24
    3.2.2 人工蜂群算法的优缺点  24
  3.3 人工蜂群遗传算法的融合思想  24-25
  3.4 人工蜂群遗传算法流程设计  25-26
  3.5 人工蜂群遗传算法求解作业车间调度问题  26-38
    3.5.1 适应度函数  26
    3.5.2 路径构建  26-28
    3.5.3 角色转换机制  28-29
    3.5.4 染色体编码与解码方式  29-31
    3.5.5 选择操作  31-32
    3.5.6 交叉操作  32
    3.5.7 变异操作  32-33
    3.5.8 求解作业车间调度问题的流程设计  33
    3.5.9 算例及仿真结果  33-38
  本章小结  38-39
第四章 人工蜂群遗传算法模拟车间调度系统实现  39-52
  4.1 引言  39
  4.2 模拟系统概述  39-46
    4.2.1 需求分析  39-40
    4.2.2 设计思路  40
    4.2.3 详细设计  40-42
    4.2.4 数据库结构设计  42-45
    4.2.5 生产调度系统的业务处理流程  45-46
  4.3 模拟系统平台  46-51
    4.3.1 车间调度系统功能模块及测试环境  46-47
    4.3.2 系统调度模拟  47-51
  本章小结  51-52
结论  52-54
参考文献  54-57
攻读硕士学位期间发表的学术论文  57-58
致谢  58

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化基础理论 > 人工智能理论
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