基于人工蜂群算法的PCB生产调度方法研究与应用

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随着电子通信技术的快速发展,PCB(Printed Circuit Board)的市场需求大幅增加,生产调度成为PCB制造企业的重要一环,因此,研究PCB生产调度问题具有重要的理论意义和应用价值。本文对PCB生产调度进行了深入研究,并考虑车间批量生产和动态环境,研究了批量流PCB生产静态和动态调度问题,基于人工蜂群算法设计了有效的调度方法,并开发了PCB生产调度原型系统。针对批量流PCB生产静态调度问题,以最小化总拖期时间为目标建立了混合整数线性规划模型(Mixed Integer Linear Programming,MILP),设计了一种人工蜂群算法(Artificial Bee Colony,ABC)求解该问题。在ABC算法中,基于问题特性设计了一种双层编码方式和邻域结构;在雇佣蜂阶段,采用不同的交叉策略来提高种群的多样性;在侦查蜂阶段,对长时间未改进的蜜源进行基于NEH的邻域搜索,以增强算法的局部搜索能力。通过多组对比实验验证了所提算法在求解批量流PCB生产静态调度问题上的有效性。针对批量流PCB生产动态调度问题,考虑机器故障这一扰动事件,以最小化总拖期时间和最小化子批开工时间偏差为目标建立了MILP模型,并设计了一种多目标人工蜂群算法(Muti-Objective ABC,MOABC)求解该问题。在MOABC算法中,加入了Pareto外部存档,改进了初始化方法和解码策略使其适用于动态调度问题的求解,使用非支配排序方法改进了种群更新机制。设计多组测试算例说明了所提MOABC算法综合性能的优越性,能有效应用于批量流PCB生产动态调度问题的求解。结合以上理论研究成果,以某PCB生产车间为背景,开发了PCB生产调度原型系统。分别介绍了系统中各个模块的开发过程和使用方法,通过工程案例验证了该原型系统在求解批量流PCB生产静态和动态调度问题上的有效性。最后,总结了本文的研究工作,展望了未来值得研究的方向。
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