基于DQN协同进化算法的柔性作业车间能效调度优化

1

作者 閤泰梓 唐秋华 成丽新 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第2期411-422,共12页

为了优化柔性作业车间的系统运行,提升能效水平,以综合能耗最小为目标,以机器选择、速度调整和适时开关机3种节能策略同时实施为手段,建立混合整数线性规划模型,并提出基于深度Q网络的协同进化算法来求解。该算法继承了局部搜索算法问... 为了优化柔性作业车间的系统运行,提升能效水平,以综合能耗最小为目标,以机器选择、速度调整和适时开关机3种节能策略同时实施为手段,建立混合整数线性规划模型,并提出基于深度Q网络的协同进化算法来求解。该算法继承了局部搜索算法问题针对性强、收敛速度快的优势,同时融入协同进化思想,使加工顺序、机器选择和速度等级选择三段子码合作竞争、共同进化;提出基于深度Q网络强化学习的局部搜索算子推荐机制,选配与当前车间运行状态更契合、更有利于节能降耗的局部搜索算子;设计了基于归档集、利用交叉操作的重启策略,推动算法跳出局部最优。实验结果表明,所提算法在能耗指标和稳定性方面显著优于对比算法。 展开更多

关键词 柔性作业车间 能效调度 协同进化算法 算子推荐 强化学习

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基于Dueling-DQN的协同进化算法求解绿色分布式异构柔性作业车间调度问题

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作者 夏良才 陈仕军 《现代制造工程》 北大核心 2025年第7期8-19,共12页

针对绿色分布式异构柔性作业车间调度问题(Green Distributed Heterogeneous Flexible Job shop Scheduling Problem,GDHFJSP),提出了基于竞争构架深度Q网络算法(Dueling Deep Q-Network,Dueling-DQN)的协同进化算法(Dueling-DQNCE),以... 针对绿色分布式异构柔性作业车间调度问题(Green Distributed Heterogeneous Flexible Job shop Scheduling Problem,GDHFJSP),提出了基于竞争构架深度Q网络算法(Dueling Deep Q-Network,Dueling-DQN)的协同进化算法(Dueling-DQNCE),以最小化最大完工时间和最小化总能耗为目标,选择Pareto前沿解,获得优质的解决方案。首先,在该算法的初始化阶段提出了两种初始化种群方法,有效改善初始解种群的质量。其次,在解码阶段使用活动调度方案能更全面地探索解空间,获取高质量的解。针对多目标问题,提出了快速比较法,能快速高效地得到Pareto前沿解。接着,提出了10种基于知识驱动的邻域搜索策略,并使用Dueling-DQN智能学习来为每个解选择合适的局部搜索策略,加快种群的收敛速度。为了验证Dueling-DQNCE的有效性,将Dueling-DQNCE与文献中最先进的基于深度Q网络的协同进化算法(Co-Evolution with Deep-Q-network,DQCE)在20个算例上进行比较。计算结果表明,Dueling-DQNCE在计算资源和解质量上都优于DQCE,验证了所提出算法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 绿色分布式异构作业车间调度 协同进化 Pareto前沿解 竞争架构深度Q网络算法

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基于并行协同进化遗传算法的多协作车间计划调度 被引量：26

3

作者 于晓义 孙树栋 褚崴 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期991-1000,共10页

为求解多协作车间的计划调度问题,提出了并行协同进化遗传算法。该算法采用基于工序的染色体编码方案。在遗传操作过程中,首先利用提出的基于工序约束的基因调整算法进行交叉操作和变异操作,保证了新个体满足工序约束。在解码操作过程中... 为求解多协作车间的计划调度问题,提出了并行协同进化遗传算法。该算法采用基于工序的染色体编码方案。在遗传操作过程中,首先利用提出的基于工序约束的基因调整算法进行交叉操作和变异操作,保证了新个体满足工序约束。在解码操作过程中,采用考虑设备能力空间的解码算法,使得解码产生的调度为活动调度。此外,运用协同进化的思想,提出了协同适应值计算的算法,使协作环境的变化能灵敏地反映在个体的适应值上,从而有效地指导种群的进化。实例表明,该算法能够满足多协作车间并行协同调度的要求。 展开更多

关键词 协同进化 遗传算法 生产计划 作业调度

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合作型协同进化遗传算法求解分布式柔性作业车间调度问题 被引量：1

4

作者 董博文 王有远 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第12期178-183,共6页

针对以最小化最大完工时间为优化目标的分布式柔性作业车间调度问题,提出一种合作型协同进化遗传算法。采用工厂分配和工序排序解耦编码,基于机器负荷解码并基于工厂负荷初始化种群,使算法在较优的解空间内迭代搜索。利用分而治之的思想... 针对以最小化最大完工时间为优化目标的分布式柔性作业车间调度问题,提出一种合作型协同进化遗传算法。采用工厂分配和工序排序解耦编码,基于机器负荷解码并基于工厂负荷初始化种群,使算法在较优的解空间内迭代搜索。利用分而治之的思想,将问题分解为多个子问题,通过随机协同机制促进子种群协同进化并提高全局搜索能力。使用基于关键工厂的多重局部扰动策略,提高算法的局部开发能力。在基准实例上进行实验,并与其他算法进行对比,验证了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 分布式柔性作业车间调度 合作型协同进化算法 遗传算法 最大完工时间

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基于协同进化遗传算法的航班进港优化调度 被引量：11

5

作者 张勰 赵嶷飞 刘宏志 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期94-101,共8页

航班进港调度问题是一个典型的组合优化问题,具有多约束复杂特性.针对遗传算法求解航班进港调度问题时多约束难以处理、运算量大、易陷入局部最优的不足,本文应用协同进化思想,构建航班进港调度问题决策解种群和惩罚因子种群,通过种群... 航班进港调度问题是一个典型的组合优化问题,具有多约束复杂特性.针对遗传算法求解航班进港调度问题时多约束难以处理、运算量大、易陷入局部最优的不足,本文应用协同进化思想,构建航班进港调度问题决策解种群和惩罚因子种群,通过种群间的竞争、协作改善算法性能;设计一种带约束处理的编码策略,将安全间隔约束纳入编码过程,降低了问题的约束复杂度,进而提出一种改进的协同进化遗传算法(Co-evolutionary Genetic Algorithm,CoGA),并应用首都机场的实际运行数据进行了仿真.结果表明,本文方法能够有效处理航班进港调度问题中的大量约束,在优化效果与GA算法相当的情况下,有效降低了计算时间,克服了问题规模剧增导致的计算效率低下的难题. 展开更多

关键词 航空运输 协同进化 遗传算法 航班进港调度 空中交通流量管理

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基于协同进化遗传算法的水库群供水优化调度研究 被引量：6

6

作者 万芳 黄强 +1 位作者 原文林 邱林 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2011年第2期139-144,共6页

针对水库群供水优化调度问题,介绍了一种改进的协同进化遗传算法。该算法针对求解高维、复杂的水库群优化调度时多约束条件难以处理、计算机时长、易陷入局部最优解等缺陷,建立了相应的罚因子的评价机制,生成了两类进化子种群,运用改进... 针对水库群供水优化调度问题,介绍了一种改进的协同进化遗传算法。该算法针对求解高维、复杂的水库群优化调度时多约束条件难以处理、计算机时长、易陷入局部最优解等缺陷,建立了相应的罚因子的评价机制,生成了两类进化子种群,运用改进遗传算法同时对不同种群进行操作,并将其应用在滦河下游六水库联合供水优化调度中。实例计算结果表明,用该算法求解水库群供水优化调度问题,结果可靠、合理,计算效率高。 展开更多

关键词 水库群供水优化调度 遗传算法 协同进化 罚函数

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基于二维编码两阶段协同进化遗传算法的云工作流调度优化 被引量：6

7

作者 单晓杭 章衡 谢毅 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期568-580,共13页

针对当前启发式算法依赖于特定问题,元启发式方法存在搜索空间不完备或在完备空间上搜索效率不高,以及传统一维编码存在冗余空间等问题,提出一种基于二维编码两阶段协同进化遗传算法(TDTSGA)的云工作流调度优化方法。在TDTSGA中采用一... 针对当前启发式算法依赖于特定问题,元启发式方法存在搜索空间不完备或在完备空间上搜索效率不高,以及传统一维编码存在冗余空间等问题,提出一种基于二维编码两阶段协同进化遗传算法(TDTSGA)的云工作流调度优化方法。在TDTSGA中采用一种新的二维个体编码方法,设计了基于二维层次排序和拓扑排序的交叉变异方法,同时采用了两阶段协同进化策略。通过在各种工作流应用案例上进行广泛实验,验证了TDTSGA的优越性。 展开更多

关键词 工作流 云计算 调度优化 遗传算法 协同进化

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基于自适应惩罚函数的云工作流调度协同进化遗传算法 被引量：5

8

作者 徐健锐 朱会娟 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2018年第8期105-112,共8页

云计算为大规模科学工作流应用的执行提供了更高效的运行环境。为了解决云环境中科学工作流调度的代价优化问题,提出了一种基于协同进化的工作流调度遗传算法CGAA。该算法将自适应惩罚函数引入严格约束的遗传算法中,通过协同进化的方法... 云计算为大规模科学工作流应用的执行提供了更高效的运行环境。为了解决云环境中科学工作流调度的代价优化问题,提出了一种基于协同进化的工作流调度遗传算法CGAA。该算法将自适应惩罚函数引入严格约束的遗传算法中,通过协同进化的方法,自适应地调整种群个体的交叉与变异概率,以加速算法收敛并防止种群早熟。通过4种科学工作流的仿真实验结果表明,CGAA算法得到的调度方案在满足工作流调度截止时间约束与降低任务执行代价的综合性能方面优于同类型算法。 展开更多

关键词 云计算 科学工作流 任务调度 协同进化 遗传算法

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移动供应链实时调度模型及协同进化遗传算法

9

作者 杨洋 王龙 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期579-584,共6页

运用精确控制库存检查和车辆调度,实现了动态的供应链配送系统。整合供应链库存控制策略与车辆调度规划,建立移动供应链实时调度模型。该模型针对随机需求下的零售商最优订货,实现在途库存动态配送。在决策模型的基础上,设计协同进化遗... 运用精确控制库存检查和车辆调度,实现了动态的供应链配送系统。整合供应链库存控制策略与车辆调度规划,建立移动供应链实时调度模型。该模型针对随机需求下的零售商最优订货,实现在途库存动态配送。在决策模型的基础上,设计协同进化遗传算法,解决模型组合优化过程中的约束满足问题。计算机仿真结果表明,实时调度模型可以有效降低整体供应链运行费用。 展开更多

关键词 实时调度模型 移动定位 约束满足 协同进化遗传算法

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灾变合作型协同进化遗传算法及其在Job Shop调度中的应用 被引量：2

10

作者 程俊 顾幸生 《华东理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期704-707,732,共5页

合作型协同进化遗传算法是多个子种群通过协作而共同进化的新型算法,常应用于多目标、大规模的优化问题。本文在合作型协同进化遗传算法的基础上,进一步模拟自然界中的灾变现象,在原先的算法中加入灾变算子,提出灾变合作型协同进化遗传... 合作型协同进化遗传算法是多个子种群通过协作而共同进化的新型算法,常应用于多目标、大规模的优化问题。本文在合作型协同进化遗传算法的基础上,进一步模拟自然界中的灾变现象,在原先的算法中加入灾变算子,提出灾变合作型协同进化遗传算法,以防止出现不成熟收敛现象,并用经典的函数优化问题和Job Shop车间调度问题进行仿真实验,其结果验证了改进算法的优良性能. 展开更多

关键词 灾变 合作型协同进化遗传算法 函数优化 车间调度

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基于协同进化遗传算法的配电网风光储联合经济调度 被引量：24

11

作者 许多红 郭靖琪 +1 位作者 丁筱筠 丁家涌 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2020年第6期51-57,共7页

在当前气象及负荷曲线预测条件下,建立了综合考虑网络损耗、电压稳定、风光发电、储能套利等经济效益的风光储联合调度模型。为了解决光伏、风力发电的随机性与储能充放电的有限时序性之间协调配合问题,引入了协同进化遗传算法的多种群... 在当前气象及负荷曲线预测条件下,建立了综合考虑网络损耗、电压稳定、风光发电、储能套利等经济效益的风光储联合调度模型。为了解决光伏、风力发电的随机性与储能充放电的有限时序性之间协调配合问题,引入了协同进化遗传算法的多种群进化机制对模型进行求解,利用多个种群分别对光伏、风力、储能的出力进行优化控制,并通过种群的整体生态进化,达到目标最优。最后,利用PG&E 69节点算例,进行了多情景仿真分析,仿真结果充分验证了风光储联合优化对提高配电网系统经济运行的作用。 展开更多

关键词 风光储调度 经济运行 协同进化 遗传算法

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基于协同进化遗传算法的微网经济环保调度 被引量：26

12

作者 宋晓英 王艳松 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期85-89,共5页

为合理调度分布式电源使微网经济和可靠运行,提出一种基于协同进化遗传算法实现微电网分布式电源出力调度的方法。建立了冷热电联产型的微网经济环保调度模型,新增考虑热备用约束条件;建立分阶段目标函数,将蓄电池虚拟放电和充电价格计... 为合理调度分布式电源使微网经济和可靠运行,提出一种基于协同进化遗传算法实现微电网分布式电源出力调度的方法。建立了冷热电联产型的微网经济环保调度模型,新增考虑热备用约束条件;建立分阶段目标函数,将蓄电池虚拟放电和充电价格计入群体寻优目标函数;给合协同进化遗传算法,使用群体寻优目标函数和精英寻优目标函数寻求分阶段经济调度最优解;给出了孤网和并网运行方式下的调度策略。通过算例分析了并网和孤网两种运行方式下冬季的经济调度方案,结果表明调度模型和算法是有效的。 展开更多

关键词 微电网 目标函数 分阶段经济调度 协同进化遗传算法(CGA)

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基于多精英协同进化遗传算法的云资源调度 被引量：11

13

作者 魏士伟 邓维 《计算机应用与软件》 北大核心 2021年第5期274-280,共7页

传统的遗传算法(GA)在解决云资源调度问题时会随着问题规模的增大而出现早熟收敛、搜索效率低下、寻优能力差等现象。为了克服这些缺陷,提出一种基于多精英协同进化的遗传算法(MECGA)。该算法通过多精英保留技术将适应度值大的个体选入... 传统的遗传算法(GA)在解决云资源调度问题时会随着问题规模的增大而出现早熟收敛、搜索效率低下、寻优能力差等现象。为了克服这些缺陷,提出一种基于多精英协同进化的遗传算法(MECGA)。该算法通过多精英保留技术将适应度值大的个体选入精英子种群,通过与普通子种群进行协同交叉操作,可引导整个种群向最优解的方向移动;通过定义个体评价策略,将差异度高的个体也选入到精英子种群,这些个体又能够保证种群的多样性,使种群更容易跳出局部最优解。实验结果表明,MECGA相较其他GA具有求解效率高、收敛速度快和寻优能力强等特点。 展开更多

关键词 遗传算法 进化算法 精英策略 协同进化 资源调度

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Job Shop调度问题的Minimax模型及双空间协同遗传算法

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作者 杨宏安 席志成 +1 位作者 夏常凯 王经国 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期330-338,共9页

针对工序加工时间不确定环境下的Job Shop调度问题,为了预估最差调度工况及其对应的调度性能指标边界,采用一类保守、稳健的Minimax分析方法,建立了基于提前/拖期惩罚成本的Minimax调度模型;为了解决传统基于遍历或枚举方法存在的搜索... 针对工序加工时间不确定环境下的Job Shop调度问题,为了预估最差调度工况及其对应的调度性能指标边界,采用一类保守、稳健的Minimax分析方法,建立了基于提前/拖期惩罚成本的Minimax调度模型;为了解决传统基于遍历或枚举方法存在的搜索空间巨大的问题,提出并证明了给定调度顺序条件下,关于内层Max优化过程的凸函数定理,并依此定理提出了一种工序加工时间搜索空间过滤机制。针对Minimax调度问题存在的双空间寻优特性,在分析调度顺序种群和工序加工时间种群的交替进化机制的基础上,设计了一种高效的双空间协同遗传算法。最后通过仿真算例验证了该过滤机制和双空间协同遗传算法的有效性。 展开更多

关键词 作业车间调度 工序加工时间不确定 提前/拖期 MINIMAX 双空间协同进化

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带运输时间混合流水车间成组调度的协同进化文化基因算法 被引量：5

15

作者 袁帅鹏 李铁克 王柏琳 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期430-440,共11页

研究了一类带有序列相关准备时间和阶段间运输时间的混合流水车间成组调度问题,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数线性规划模型,结合问题特征提出一种协同进化文化基因算法.算法采用置换序列的方式对工件组间调度、各工件组内工... 研究了一类带有序列相关准备时间和阶段间运输时间的混合流水车间成组调度问题,以最小化最大完工时间为目标建立混合整数线性规划模型,结合问题特征提出一种协同进化文化基因算法.算法采用置换序列的方式对工件组间调度、各工件组内工件间调度以及各工件组在各阶段上并行机的指派3个子问题进行统一编码,基于负载均衡思想和改进的先到先得策略将染色体解码为问题的可行解;进化过程中采用多种遗传算子执行全域搜索,并设计了一种基于破坏和重新构造的协同进化局部搜索策略.通过不同问题规模的数据实验和与对比算法的比较分析,验证了所提模型和算法的有效性. 展开更多

关键词 混合流水车间 成组调度 运输时间 协同进化 文化基因算法

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一种求解作业车间调度问题的协同进化算法 被引量：3

16

作者 黄孔亮 雍正正 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 2004年第3期272-275,共4页

提出一种用协同进化遗传算法求解作业车间调度问题的新方法.车间调度问题用传统的启发式算法很难求得最优解.协同进化遗传算法模拟生物界物种之间的竞争、捕食、共生及其相互作用下,各物种协同进化,使整个生态系统由低级向高级进化的过... 提出一种用协同进化遗传算法求解作业车间调度问题的新方法.车间调度问题用传统的启发式算法很难求得最优解.协同进化遗传算法模拟生物界物种之间的竞争、捕食、共生及其相互作用下,各物种协同进化,使整个生态系统由低级向高级进化的过程.协同进化算法与传统的遗传算法相比,不仅加快了算法的收敛速度,且可提高算法的搜索能力,避免算法陷入局部最优.特殊的交叉操作更使所求得的解都为合法解.实例证明协同进化遗传算法是行之有效的算法. 展开更多

关键词 协同进化 遗传算法 作业车间调度问题

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基于并行协同的多车间协同调度问题研究 被引量：3

17

作者 冯润晖 董绍华 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第1期122-128,共7页

传统企业在实际生产中,其多个关联车间之间的生产计划与调度存在难以协作的问题。为此,针对多车间协同调度问题建立了调度模型,提出了一种多车间协同调度的并行协同进化遗传算法(PCE-GA),并且采用该算法对上述模型进行了求解。首先,以... 传统企业在实际生产中,其多个关联车间之间的生产计划与调度存在难以协作的问题。为此,针对多车间协同调度问题建立了调度模型,提出了一种多车间协同调度的并行协同进化遗传算法(PCE-GA),并且采用该算法对上述模型进行了求解。首先,以最小化订单完工时间为目标,建立了单目标调度模型;然后,采用了并行协同进化遗传算法,对上述单目标调度模型进行了求解,基于工件、机器、装配关系的三层整数编码的染色体编码方案,提出了一种协同适应度值计算的方法;最后,以某液压缸生产企业为例,针对单目标调度问题,采用该算法与单车间遗传算法(JSP-GA)、并行协同模拟退火算法(PCE-SA)分别进行了求解,并对其结果进行了比较,以验证PCE-GA算法的优越性。研究结果表明:采用PCE-GA算法得到的优化率为13.3%,比单车间作业调度遗传算法求解的数据优化11.5%,该结果证明了PCE-GA算法在解决多车间协同优化问题时的优越性。 展开更多

关键词 柔性制造系统及柔性制造单元 机械工厂(车间) 生产调度模型 多车间协同调度的并行协同进化遗传算法 单车间遗传算法 并行协同模拟退火算法

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基于模拟退火遗传算法的纺纱车间调度系统 被引量：16

18

作者 郑小虎 鲍劲松 +2 位作者 马清文 周衡 张良山 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期36-41,共6页

为解决有自动引导运输车(AGV)的环锭纺纱车间协同调度系统多种约束条件下的调度问题,在考虑工艺、加工设备资源、AGV资源以及批处理4种约束条件的情况下,建立了满足最大完工时间最小化和设备利用率最大化的AGV纺纱车间协同调度模型。针... 为解决有自动引导运输车(AGV)的环锭纺纱车间协同调度系统多种约束条件下的调度问题,在考虑工艺、加工设备资源、AGV资源以及批处理4种约束条件的情况下,建立了满足最大完工时间最小化和设备利用率最大化的AGV纺纱车间协同调度模型。针对模拟退火和遗传算法计算效率低和易陷入局部最优解的缺点,提出了基于模拟退火遗传算法的纺纱车间调度模型求解算法。实验结果表明:当给定条筒为50个时,同等环境下,基于模拟退火遗传算法的调度方案要比普通的模拟退火和遗传算法的最大完工时间分别减少了1162 s和1619 s,纺纱车间的设备和AGV的利用率也分别提高了将近12%和11%。该方法在提升环锭纺纱车间运行效率方面具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 模拟退火遗传算法 多目标优化 自动引导运输车 纺纱车间 协同调度

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作业车间调度问题中的协同优化算法 被引量：1

19

作者 唐茂 罗阳 刘胜青 《中国测试技术》 CAS 2003年第1期43-45,共3页

本文采用了多种优化算法 ,针对作业车间问题的特点设计一个比较有效的协同算法 ,解决了算法实现中的几个关键技术问题 ,为提高解决这一问题的效率提供了比较新颖的思路 ,并通过实际计算验证了该方法的可靠性和有效性 ,这一方法可以用于... 本文采用了多种优化算法 ,针对作业车间问题的特点设计一个比较有效的协同算法 ,解决了算法实现中的几个关键技术问题 ,为提高解决这一问题的效率提供了比较新颖的思路 ,并通过实际计算验证了该方法的可靠性和有效性 ,这一方法可以用于实际车间的调度安排 ,能够提高车间的生产效率。 展开更多

关键词 作业车间调度问题 协同优化 组合优化 模拟退火 遗传算法 禁忌搜索

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改进区块遗传算法解决分布式车间调度问题 被引量：4

20

作者 裴小兵 孙志卫 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期303-312,共10页

针对分布式车间调度问题,提出了改进区块遗传算法(modified block-genetic algorithm,MBGA)。用NEH和随机性两种方式得到高质量的初始解,然后进行统计分析,选出精英染色体,建立工件−车间分配矩阵和工件−机器排序矩阵,挖掘联系紧密的基... 针对分布式车间调度问题,提出了改进区块遗传算法(modified block-genetic algorithm,MBGA)。用NEH和随机性两种方式得到高质量的初始解,然后进行统计分析,选出精英染色体,建立工件−车间分配矩阵和工件−机器排序矩阵,挖掘联系紧密的基因链组成区块。构建基于区块的人工染色体,并进行基因重组,提高解的质量和多样性。通过算例与其他知名算法进行比较,结果表明该算法优于其他算法,并具有较好的稳定性和准确性。 展开更多

关键词 区块 协同效应 人工染色体 分布式车间调度问题 遗传算法 基因重组 概率矩阵 组合优化

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