《基於增強鄰域搜尋策略的聯合型生產調度問題算法研究》是依託南昌大學，由張瑞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於增強鄰域搜尋策略的聯合型生產調度問題算法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張瑞
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳統研究方式將生產調度視為孤立的最佳化問題，忽略了調度決策與其它相關決策之間的聯繫，無法實現製造系統的全局最佳化。本項目對生產調度和與之緊密耦合的決策問題進行必要整合，通過求解這種聯合型生產調度問題以實現系統整體利益的最大化。在問題構建方面，首先從江鈴全順廠的汽車製造過程中提煉出三種聯合型生產調度問題，經過進一步抽象，給出聯合型生產調度問題的分類框架（決策流程整合、時間周期整合、供應鏈整合）。為保證研究內容的系統性和完整性，對上述三類問題分別構造具有代表性的理論調度模型，以便深入研究。在最佳化算法方面，針對聯合型生產調度問題解空間規模龐大且結構複雜的難點，提出兩類增強鄰域搜尋策略。其中，鄰域縮減規則的作用是排除鄰域中的劣解，從而避免不必要的搜尋嘗試；鄰域拓展方案的作用是逃離局部最優解，以擴大對解空間的探索範圍。在有效利用問題信息的基礎上，上述兩類增強鄰域搜尋策略可顯著提升智慧型最佳化算法的綜合效率。
結題摘要
聯合型生產調度問題廣泛存在於各類製造過程中，本項目對兩類問題進行了深入研究。第一類是生產調度與其它決策的聯合最佳化，包括：（1）再製造過程生產調度與工藝規劃的聯合最佳化；（2）作業車間調度與機器加工速度設定的聯合最佳化；（3）汽車製造系統中塗裝車間調度與緩衝區分配的聯合最佳化。第二類是傳統調度目標與節能減排目標的聯合最佳化，包括：（1）並行機加工環境下製造周期與用電成本（分時電價制）的聯合最佳化；（2）流水車間環境下製造周期與碳排放量的聯合最佳化；（3）染整生產中交貨期指標與污水排放量的聯合最佳化。在調度問題求解算法設計方面，突出“增強鄰域搜尋策略”在應對大規模解空間時的重要作用，代表性工作包括：（1）利用線性規劃鬆弛模型的相關特徵信息（例如關鍵決策變數的Reduced Cost等），針對作業車間調度問題提煉出一種“鄰域縮減規則”，用於快速排除必然導致劣解的鄰域操作；（2）借鑑大鄰域構造思想，針對並行批處理機調度問題提出一種基於彈出鏈（Ejection Chain）的“鄰域拓展方案”，將逃離局部最優解的鄰域搜尋過程轉化為圖上的最短路問題。本項目提出的最佳化算法均在大量隨機生成實例以及部分實際生產數據上進行了性能測試，結果表明，基於問題特徵的增強鄰域搜尋策略可顯著提升算法的綜合最佳化效率。
