基于自适应差分退火算法的作业车间调度问题研究

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作业车间调度问题(Job-Shop Scheduling Problem,JSP)是最为经典的一类车间调度问题,该问题的研究能够帮助企业提高生产效率,提升企业管理能力。作业车间调度问题主要特点是各工件加工时间和加工工序不同,且每道工序只有一台设备,属于典型的NP-Hard问题,因此对于求解此类问题的方法研究也显得十分重要。本文主要针对静态作业车间调度和动态车间调度问题进行研究,同时分析差分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE)和模拟退火算法(Simulated annealing algorithm,SA)的优缺点,提出了适合该问题特征的自适应差分退火算法。具体内容如下:首先,针对作业车间调度问(Job-Shop Scheduling Problem,JSP)进行研究,分析该问题的特征,以最大完成时间最小化为目标建立数学模型。其次,结合作业车间调度问题特征,采用基于工序的编码方式对工序编码。由于单一算法本身存在局限性,提出了一种自适应差分退火算法,将差分进化算法和模拟退火算法的优缺点互补融合,并引入自适应变异算子和跳跃机制,以提高算法的搜索能力和效率。设计实验说明了跳跃机制的有效性,并通过不同规模的案例与其他文献算法结果进行比较,说明自适应差分退火算法的优越性。第三,本论文在原有静态问题的基础上对动态调度问题进行探讨,针对一般插单行为和带有优先级的插单行为,采用自适应差分退火算法和滚动窗口技术相结合的方法对这两个问题进行求解,给出了一般插单的调度方案和带优先级插单的调度方案。第四,将本论文研究的问题利用MATLAB GUI编写成作业车间调度软件,方便使用。最后,总结全文工作,提出了几个关于这类问题可以进一步研究的方向。
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