混合离散粒子群算法求解机器人装配线平衡问题 被引量：7

1

作者 张灿然 窦建平 +1 位作者 王帅 王平远 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期349-355,共7页

以最小化总成本为目标,将一组工序和机器人分配至工作站上的问题称为面向成本的机器人装配线平衡问题(cRALBP),为了解决此NP难问题,提出一种混合离散粒子群优化(HDPSO)算法.首先,对于给定工序,设计动态规划方法直接获取工序对应的最优... 以最小化总成本为目标,将一组工序和机器人分配至工作站上的问题称为面向成本的机器人装配线平衡问题(cRALBP),为了解决此NP难问题,提出一种混合离散粒子群优化(HDPSO)算法.首先,对于给定工序,设计动态规划方法直接获取工序对应的最优机器人分配方案,从而缩小搜索空间,提高算法的全局寻优能力.然后,提出一种新的算法框架,其通过融合路径重连加强算法的局部搜索能力,并通过汉明距离评估解之间的差异,选择采用多片段交叉算子或者片段变异算子进行粒子更新,取代随机选择算子的方法,从而实现算法全局搜索和局部搜索的平衡.将所提出的HDPSO算法与最新的粒子群、人工鱼群算法在144个算例上进行对比,验证了HDPSO算法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 机器人装配线平衡问题 粒子群优化 动态规划 路径重连

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基于线性加权和法的装配线平衡问题求解

2

作者 景湉佳 贾世会 +1 位作者 迟晓妮 唐秋华 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期8-14,22,共8页

针对生产节拍确定条件下以提高装配线平衡程度为目的的装配线平衡问题,将装配线平滑系数和装配线平衡率作为优化目标,考虑装配作业分配、工作站数量等因素,使用线性加权和法,以两个优化目标的优先占比作为权重参数建立单目标装配线平衡... 针对生产节拍确定条件下以提高装配线平衡程度为目的的装配线平衡问题,将装配线平滑系数和装配线平衡率作为优化目标,考虑装配作业分配、工作站数量等因素,使用线性加权和法,以两个优化目标的优先占比作为权重参数建立单目标装配线平衡优化模型;对遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和蚁群(Ant Colony Optimization,ACO)算法的混合算法进行改进,构造新的适应度函数和距离信息矩阵对模型进行求解;最后对经典算例进行数值实验,实验结果与以往算法结果比较,平衡程度改进均值提高了5%,表明改进的模型及算法可以更好地提高装配线的平衡程度,验证了模型及算法的有效性。 展开更多

关键词 装配线平衡问题 遗传算法 蚁群算法 单目标优化

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自控网络Petri模型下机器人装配线多目标平衡 被引量：5

3

作者 郭艳红 李建伟 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第9期168-171,176,共5页

流水线系统被广泛应用于组装不同类型的产品,机器人的广泛使用逐渐代替了人类的体力劳动。此次研究着重于优化机器人装配线多目标平衡问题,为此,提出基于自控网络Petri模型的机器人装配多目标平衡。建立包含库所、变迁、有向弧、令牌元... 流水线系统被广泛应用于组装不同类型的产品,机器人的广泛使用逐渐代替了人类的体力劳动。此次研究着重于优化机器人装配线多目标平衡问题,为此,提出基于自控网络Petri模型的机器人装配多目标平衡。建立包含库所、变迁、有向弧、令牌元素的自控网络Petri模型,构建自控网络目标函数控制方程;改进粒子群算法,在装配线平衡约束条件下求取控制方程最优解,实现机器人装配生产线多目标平衡。仿真实验结果表明:自控网络方法应用下,机器人装配节拍缩短、平滑系数降低,装配平衡率提高至95.62%,证明其在机器人装配生产线多目标平衡中达到了预期应用效果。 展开更多

关键词 Petri模型 机器人 装配线 多目标平衡 粒子群算法

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考虑切换时间的机器人装配线平衡优化方法 被引量：6

4

作者 周炳海 康雪云 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期35-42,共8页

考虑装配过程中的切换时间,以装配线的工位节拍最小为优化目标,建立了机器人装配线平衡问题的数学模型.在此基础上,将自适应策略引入模拟退火遗传算法框架中,构建了自适应模拟退火遗传算法.以轿车制造车身车间左前门内板总成的焊接装配... 考虑装配过程中的切换时间,以装配线的工位节拍最小为优化目标,建立了机器人装配线平衡问题的数学模型.在此基础上,将自适应策略引入模拟退火遗传算法框架中,构建了自适应模拟退火遗传算法.以轿车制造车身车间左前门内板总成的焊接装配为例,分别对比了标准遗传算法、模拟退火遗传算法及自适应模拟退火遗传算法在解决该问题方面的性能,结果表明自适应模拟退火遗传算法在解的性能和算法收敛性两个方面表现出了较大的优势. 展开更多

关键词 机器人 装配线平衡 切换时间 模拟退火 自适应

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第Ⅱ类机器人混流装配线的平衡与排序联合决策 被引量：5

5

作者 孙宝凤 张新康 +1 位作者 李根道 刘娇娇 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1097-1106,共10页

为了提高第Ⅱ类机器人混流装配线系统能效,界定工业机器人5种工作状态,量化不同状态下的机器人能源消耗值,引入关停策略和考虑产品切换,以最小化最大工作时间和能源消耗为目标,构建平衡与排序联合决策双目标优化模型.设计改进的非支配... 为了提高第Ⅱ类机器人混流装配线系统能效,界定工业机器人5种工作状态,量化不同状态下的机器人能源消耗值,引入关停策略和考虑产品切换,以最小化最大工作时间和能源消耗为目标,构建平衡与排序联合决策双目标优化模型.设计改进的非支配排序遗传算法Ⅱ,通过同类算法对比分析,验证改进算法的有效性.结合算例,揭示关停策略和产品切换准备作业对机器人混流装配线系统的技术影响。关停策略能够减少能耗,在装配线平衡性下降时的效果愈加明显,最大能耗节约率达到16.68%;考虑产品切换准备作业的影响,有利于机器人混流装配线作业效率和能源消耗的整体优化. 展开更多

关键词 机器人混流装配线系统 能源消耗 关停策略 产品切换 平衡与排序优化 改进的分支配排序遗传算法Ⅱ

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基于混合粒子群算法求解装配线第二类平衡问题 被引量：36

6

作者 鲁建厦 蒋玲玲 李修琳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期420-424,共5页

阐述了装配线平衡问题类型及其平衡求解的相关算法,给出了装配线第二类平衡问题的数学描述。在分析用标准粒子群优化算法求解装配线第二类平衡问题的缺陷基础上,利用粒子群优化算法所具有的全局搜索能力和高搜索效率以及模拟退火算法所... 阐述了装配线平衡问题类型及其平衡求解的相关算法,给出了装配线第二类平衡问题的数学描述。在分析用标准粒子群优化算法求解装配线第二类平衡问题的缺陷基础上,利用粒子群优化算法所具有的全局搜索能力和高搜索效率以及模拟退火算法所具有的局部搜索能力,提出了采用粒子群和模拟退火的混合算法求解第二类平衡问题的方法,并给出了求解流程。应用实例证明,用混合粒子群优化算法比标准粒子群优化算法求解第二类平衡问题能获得更优的结果。 展开更多

关键词 装配线平衡 装配线第二类平衡问题 模拟退火 混合粒子群算法

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第2类装配线平衡问题的改进规则组合算法 被引量：9

7

作者 李明 唐秋华 +1 位作者 郑巧仙 夏绪辉 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期88-93,共6页

针对大规模第2类单边装配线平衡问题,提出一种改进的规则组合算法。算法利用操作选择规则选择操作,根据操作分配规则择优分配操作,通过操作交换规则,将当前工位中的操作和未分配操作进行互换,使得当前工位的工位时间满足定界条件。对操... 针对大规模第2类单边装配线平衡问题,提出一种改进的规则组合算法。算法利用操作选择规则选择操作,根据操作分配规则择优分配操作,通过操作交换规则,将当前工位中的操作和未分配操作进行互换,使得当前工位的工位时间满足定界条件。对操作交换规则,提出其能够实施的充分条件。对两个大规模算例Arcus-111和Scholl-297进行求解,将求解结果与已有规则组合算法进行比较,验证了算法的有效性和高效性。 展开更多

关键词 装配线 装配线平衡问题 规则组合算法 操作交换规则

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求解双边装配线平衡问题的改进蚁群算法 被引量：8

8

作者 郑巧仙 李明 +1 位作者 李元香 唐秋华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期841-845,共5页

结合第2类双边装配线平衡问题(TALBP-2)的特点,提出了一种改进蚁群算法.针对TALBP-2中操作间的序关系,对分配至同一个边工位中相邻的两项操作间定义了一种新的信息素;提出了一种新的定界策略,根据所得的最好解,减小工位时间的上界,利用... 结合第2类双边装配线平衡问题(TALBP-2)的特点,提出了一种改进蚁群算法.针对TALBP-2中操作间的序关系,对分配至同一个边工位中相邻的两项操作间定义了一种新的信息素;提出了一种新的定界策略,根据所得的最好解,减小工位时间的上界,利用已分配工位的平均实际作业时间界定工位时间的下界,缩小蚂蚁的搜索空间;针对TALBP-2提出了一种新的操作分配准则,根据所定义的3种理想操作的优先分配权限分配操作;提出了一种边工位确定原则,平衡两边工位时间的增加速度.算例的比较结果表明算法有较好的求解效果和稳定性. 展开更多

关键词 双边装配线 装配线平衡问题 蚁群算法 组合优化

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面向第Ⅱ类装配线平衡问题的蚁群算法 被引量：8

9

作者 郑巧仙 李元香 +2 位作者 李明 唐秋华 鲁素丽 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期999-1005,共7页

针对第Ⅱ类装配线平衡问题,提出一种基于可行装配序列的改进蚁群算法。算法基于可选操作集合的动态改变和工位作业时间优化目标的更新,给出操作分配至工位的分配准则。针对该问题的特点,提出工位和操作间的信息素、操作和操作间的信息... 针对第Ⅱ类装配线平衡问题,提出一种基于可行装配序列的改进蚁群算法。算法基于可选操作集合的动态改变和工位作业时间优化目标的更新,给出操作分配至工位的分配准则。针对该问题的特点,提出工位和操作间的信息素、操作和操作间的信息素两种信息素。蚂蚁根据前者和启发式因素的权值为当前工位随机选择一项操作为该工位的首项操作,依据后者和启发式因素的权值为已选操作组合随机选择一项操作作为其组合操作。利用与经典测试算例的比较及工业实例的运行,验证了算法的正确性和工业应用优势。 展开更多

关键词 蚁群算法 装配线平衡 NP难问题

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用基于作业序列的遗传算法求解装配线平衡问题 被引量：16

10

作者 皮兴忠 范秀敏 严隽琪 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第1期35-38,共4页

给出了一个用于求解装配线平衡问题的基于作业序列的遗传算法。该算法只在可行作业序列子空间进行搜索 ,具有极高的搜索效率 ,同时又保留了一般遗传算法的并行和随机搜索能力。实例验证 ,结果较优。

关键词 装配线平衡问题 遗传算法 单元作业 作业序列

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基于元胞自动机的第Ⅱ类装配线平衡问题求解 被引量：9

11

作者 鲁素丽 唐秋华 李明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期654-658,共5页

针对第Ⅱ类装配线平衡问题的特点,给出其数学描述,并提出了一种基于元胞自动机的动态仿真求解算法。将实际装配线平衡问题抽象成由操作、工位及操作分配规则构成的系统,定义工位为模型网络空间的固定格点,操作为移动粒子,平衡装配线的... 针对第Ⅱ类装配线平衡问题的特点,给出其数学描述,并提出了一种基于元胞自动机的动态仿真求解算法。将实际装配线平衡问题抽象成由操作、工位及操作分配规则构成的系统,定义工位为模型网络空间的固定格点,操作为移动粒子,平衡装配线的方式为状态演化规则,并细分为转移规则和交换规则;同时设计规则的执行条件以及算法的总流程。标杆问题的求解结果证明了该算法的可行性,与相关文献的比对试验说明该算法得到最优解的几率更大,所求解的相对误差更小,算法性能更优。 展开更多

关键词 装配线平衡 第Ⅱ类装配线平衡问题 元胞自动机 演化规则

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求解第Ⅰ类装配线平衡问题的离散粒子群优化算法 被引量：18

12

作者 窦建平 苏春 李俊 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期1021-1030,共10页

为求解具有NP难性质的第Ⅰ类装配线平衡问题,提出一类离散粒子群优化算法。该算法中所发展的排列数编码方法使得粒子解码后总满足装配作业间先后关系约束。针对排列数编码特点,提出一种基于位置交叉算子的粒子位置更新机制,确保了更新... 为求解具有NP难性质的第Ⅰ类装配线平衡问题,提出一类离散粒子群优化算法。该算法中所发展的排列数编码方法使得粒子解码后总满足装配作业间先后关系约束。针对排列数编码特点,提出一种基于位置交叉算子的粒子位置更新机制,确保了更新后粒子仍为排列数。为增强该算法的全局寻优能力,将简化变邻域搜索算法嵌入该算法中,对群体最佳粒子的邻域进行局部搜索,从而构建一种混合粒子群优化算法。通过将该算法和混合粒子群优化算法用于一系列测试算例并与遗传算法结果比较,验证了算法的有效性。计算结果对比表明,离散粒子群算法引入简化变邻域搜索可明显增强全局寻优能力,就综合解的质量和计算效率而言,混合粒子群优化算法优于现有遗传算法。 展开更多

关键词 第Ⅰ类装配线平衡问题 离散粒子群优化 简化变邻域搜索 排列编码

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求解第Ⅰ类装配线平衡问题的一种改进粒子群算法 被引量：7

13

作者 胡俊逸 张则强 +1 位作者 张宇 程文明 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2012年第3期1-5,共5页

针对第Ⅰ类装配线平衡问题,提出了一种改进粒子群算法。该算法构造了基于可选任务集合的位置向量定义,给出了与位置向量定义方式相适应的速度向量定义;同时构造新的位置、速度更新策略。采用位置权重法、最长加工时间优先法和随机生成... 针对第Ⅰ类装配线平衡问题,提出了一种改进粒子群算法。该算法构造了基于可选任务集合的位置向量定义,给出了与位置向量定义方式相适应的速度向量定义;同时构造新的位置、速度更新策略。采用位置权重法、最长加工时间优先法和随机生成任务序列等三种方法相结合的初始种群生成方法以改善初始粒子种群的质量。为提高算法脱离局部最优解的能力,采用了增加随机加速度的改进措施。最后,通过不同规模问题的测试,说明了算法的有效性。 展开更多

关键词 装配线平衡问题 粒子群算法 启发式算法

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第2类U型装配线平衡问题的双阶段蚁群算法 被引量：4

14

作者 郑巧仙 何国良 +1 位作者 李明 唐秋华 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2017年第6期206-211,225,共7页

针对电子、汽车等行业中普遍存在的第2类U型装配线平衡问题(UALBP-2),提出了一种双阶段蚁群算法。强调全局搜索的第一阶段算法利用探路蚁,根据操作选择和分配策略以及迭代压缩机制快速得到问题的较优解,减小搜索空间;注重局部搜索的第... 针对电子、汽车等行业中普遍存在的第2类U型装配线平衡问题(UALBP-2),提出了一种双阶段蚁群算法。强调全局搜索的第一阶段算法利用探路蚁,根据操作选择和分配策略以及迭代压缩机制快速得到问题的较优解,减小搜索空间;注重局部搜索的第二阶段算法利用搜索蚁,根据所提的信息素减小更新策略在包含最优解且不断减小的搜索空间中搜索各工位的不同精英负载,基于精英复制策略利用精英蚁将其组合为问题的可行解。对18个标杆算例的33个实例的求解结果验证了所提算法的有效性和稳定性。 展开更多

关键词 U型装配线平衡问题 双阶段蚁群算法 组合优化

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求解多目标混流装配线平衡问题的VPS-PSO算法 被引量：8

15

作者 刘冬 张卫 陆宝春 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第2期257-260,共4页

为了更有效地减少工作站数目、提高装配线效率,提出了一种基于多目标混流装配线平衡问题的方法。针对混流装配线平衡问题,采用工作站损失指数、装配线损失效率和平滑指数的评价指标作为混流装配线平衡优化问题的适应度函数,在给定节拍... 为了更有效地减少工作站数目、提高装配线效率,提出了一种基于多目标混流装配线平衡问题的方法。针对混流装配线平衡问题,采用工作站损失指数、装配线损失效率和平滑指数的评价指标作为混流装配线平衡优化问题的适应度函数,在给定节拍和装配优先顺序的前提下建立多目标优化模型。提出一种基于变种群策略的改进粒子群(VPS-PSO)算法能有效地维持种群的多样性,提高粒子群算法的全局搜索寻优能力。案例表明,该算法相对于PSO算法具有更好的寻优能力和求解效率,可以更高效地得到合理的装配线平衡方案。 展开更多

关键词 混流装配线平衡问题 粒子群算法 变种群策略 多目标优化

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多人共站第一类混流装配线平衡问题的优化 被引量：6

16

作者 杨武成 程文明 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期981-988,共8页

针对使用传统模型和算法求解第一类多人共站混流装配线的平衡问题,兼顾工作站数、工人数和工作站负荷均衡,引入了新变量和不对称约束来构建新的数学模型.提出了一种改进的鸡群算法,使用基于优先权值的编码方式在解码过程中优先选择能最... 针对使用传统模型和算法求解第一类多人共站混流装配线的平衡问题,兼顾工作站数、工人数和工作站负荷均衡,引入了新变量和不对称约束来构建新的数学模型.提出了一种改进的鸡群算法,使用基于优先权值的编码方式在解码过程中优先选择能最早开始作业的工人来减少序列相关空闲时间,设定工位分配接受准则来分配工人数量以减少工位平均空闲时间;根据适应值大小将种群分为3个不同的群体来实现系统的有效搜索,其中,公鸡群个体基于其适应值差异在不同大小的邻域范围内搜索,母鸡群个体基于适应值相关的参数分别向所归属的公鸡或者其他公鸡/母鸡方向搜索,小鸡群个体则向其归属的母鸡方向搜索;最后将新模型和改进的鸡群算法用于求解标杆算例.研究结果表明:在算例验证中,对比传统的模型,新模型多找出8个算例的最优解,且寻优速度更快;在算法平均收敛运算时间相似的情况下,本文所提算法求得的平均工人数、工位数以及平滑指标系数等评价指标分别提高了10.74%、16.05%和44.89%,验证了所提模型和算法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 多人共站 装配线平衡问题 混流装配线 鸡群算法 数学模型

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基于深度强化学习算法的双边装配线第一类平衡

17

作者 程玮 张亚辉 +2 位作者 曹先锋 金增志 胡小锋 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期508-519,共12页

针对传统优化算法求解双边装配线第一类平衡问题时不能有效利用历史求解经验,难以得到最优解,提出一种深度强化学习求解算法CNN-PPO。设计了CNN-PPO强化学习智能体结构,在近端策略优化算法基础上,引入卷积神经网络增强智能体的数据特征... 针对传统优化算法求解双边装配线第一类平衡问题时不能有效利用历史求解经验,难以得到最优解,提出一种深度强化学习求解算法CNN-PPO。设计了CNN-PPO强化学习智能体结构,在近端策略优化算法基础上,引入卷积神经网络增强智能体的数据特征提取能力;根据双边装配线问题特征,定义状态矩阵对双边装配线问题进行描述,并引入标记层辅助智能体进行任务决策;根据问题优化目标设计了奖励函数,结合强化学习在线执行—评价机制,为每次决策选择最优的待分配任务,并通过多个案例测试验证了算法的有效性和稳定性。实验结果表明,所提方法的求解结果具有优越性,59个测试案例中有57个可以达到下界。 展开更多

关键词 双边装配线 第一类平衡问题 深度强化学习 卷积神经网络 近端策略优化

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多目标双边装配线平衡问题改善研究 被引量：3

18

作者 黄辉 江超 +1 位作者 任璇 周祥 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期900-907,共8页

第二类多目标双边装配线问题由于其复杂性,目前研究文献较少。为解决这一问题,在建立二维数学模型的基础上,提出改进和声搜索算法和非支配排序遗传算法相结合的一种混合算法,通过即兴创作过程进行全局搜索,变邻域搜索结构(插入和重组)... 第二类多目标双边装配线问题由于其复杂性,目前研究文献较少。为解决这一问题,在建立二维数学模型的基础上,提出改进和声搜索算法和非支配排序遗传算法相结合的一种混合算法,通过即兴创作过程进行全局搜索,变邻域搜索结构(插入和重组)进行局部搜索。对于E型作业,通过左右工位最早可开始时间进行动态对比选择最早的工位,尽量减少等待时间。采用NSGA-2的非支配排序和拥挤度计算,从而解决多目标的优化问题。最后选取实例进行求解分析,得出其最优的生产节拍和平滑系数以及作业在各工位的分布情况,从而验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 双边装配线 第二类平衡问题 多目标优化 和声搜索 NSGA-2 变邻域搜索

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多约束装配线平衡问题的可行解存在性分析 被引量：5

19

作者 郑巧仙 李明 +1 位作者 唐秋华 亓晓莹 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期619-628,共10页

为了满足企业的实际需求,提出一类以加强边要求、多位置要求和消极区域要求为约束,以最小化装配线节拍和不满足弱位置要求操作项数为目标的第2类多约束装配线平衡问题;建立了其线性整数规划模型;根据各类约束的特征和相互关系,定义各操... 为了满足企业的实际需求,提出一类以加强边要求、多位置要求和消极区域要求为约束,以最小化装配线节拍和不满足弱位置要求操作项数为目标的第2类多约束装配线平衡问题;建立了其线性整数规划模型;根据各类约束的特征和相互关系,定义各操作的工位坐标,提出并证明了第2类多约束装配线平衡问题的可行解存在的充分条件。最后对实际算例进行求解,验证了所建模型和所提充分条件的有效性。 展开更多

关键词 装配线平衡问题 多约束 可行解 存在性分析

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求解随机型双边装配线平衡问题的混合回溯搜索优化算法 被引量：2

20

作者 吴意 唐秋华 +1 位作者 张利平 何晓霞 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第2期121-127,共7页

针对现实生产中普遍存在的操作时间为随机的双边装配线平衡问题,提出一种混合回溯搜索优化算法。该算法将变邻域搜索算法的局部搜索能力融入到回溯搜索优化算法的全局搜索中,从而实现广度搜索和深度搜索的平衡。运用基于随机键的编码将... 针对现实生产中普遍存在的操作时间为随机的双边装配线平衡问题,提出一种混合回溯搜索优化算法。该算法将变邻域搜索算法的局部搜索能力融入到回溯搜索优化算法的全局搜索中,从而实现广度搜索和深度搜索的平衡。运用基于随机键的编码将用于求解连续问题的回溯搜索优化算法应用于离散组合优化问题,同时提出一种基于均衡双边负载的边选择策略和减少工位空闲时间的任务选择策略的解码方法,并将该方法同另外4种解码方法进行对比,以验证其优越性。标杆算例测试表明,所提出的算法具有可行性和有效性。 展开更多

关键词 随机型双边装配线 装配线平衡问题 回溯搜索优化算法 变邻域搜索算法 混合算法

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