基于NSGA-Ⅱ算法的作業(yè)車(chē)間調(diào)度研究.pdf

1、車(chē)間調(diào)度方法與優(yōu)化技術(shù)的研究已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。在制造業(yè)車(chē)間，調(diào)度問(wèn)題的規(guī)模巨大，所涉及的對(duì)象復(fù)雜，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。調(diào)度問(wèn)題本身是一類組合優(yōu)化問(wèn)題，也是典型的NP(NP-complete)問(wèn)題。 車(chē)間作業(yè)調(diào)度問(wèn)題具有計(jì)算復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)約束性、多目標(biāo)性等特點(diǎn)。多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題在科學(xué)和工程等領(lǐng)域是一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)也是研究的一個(gè)難點(diǎn)。傳統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化方法在某些復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中存在不足，因此漸漸地被一些優(yōu)越的多目標(biāo)優(yōu)化算

2、法所替代。第一代非劣前沿分級(jí)遺傳算法NSGA在多目標(biāo)領(lǐng)域中顯示出比較大的優(yōu)勢(shì)，但是隨著應(yīng)用范圍的不斷拓寬，其缺點(diǎn)就不斷暴露出來(lái)。為了更好地解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，在NSGA的基礎(chǔ)上，研究人員提出了帶精英策略的非劣前沿分級(jí)遺傳算法NSGA-II。 國(guó)外關(guān)于NSGA-II的理論和應(yīng)用研究都比較深入，而國(guó)內(nèi)目前還比較少。本文通過(guò)對(duì)該算法的研究，將其應(yīng)用于實(shí)際的作業(yè)車(chē)間調(diào)度問(wèn)題。利用NSGA-II在多目標(biāo)優(yōu)化領(lǐng)域強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，很好地解決了多目

3、標(biāo)作業(yè)車(chē)間調(diào)度的問(wèn)題。 本文主要的工作為： (1)研究了車(chē)間調(diào)度的背景、研究現(xiàn)狀、意義和發(fā)展趨勢(shì)；對(duì)車(chē)間調(diào)度的各種研究方法進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和比較；對(duì)課題研究的意義和內(nèi)容作了闡述。 (2)詳細(xì)研究和分析了非劣前沿分級(jí)遺傳算法(NSGA)在解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的優(yōu)缺點(diǎn)，并在NSGA的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了其改進(jìn)算法--帶精英策略的非劣前沿分級(jí)遺傳算法(NSGA-II)的思想、流程、小生境和精英策略，對(duì)二者進(jìn)行詳細(xì)的比較，總

4、結(jié)出NSGA-II在解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的優(yōu)勢(shì)；并針對(duì)遺傳算法收斂速度慢和易陷入局部最優(yōu)的問(wèn)題，在總結(jié)已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)：對(duì)交叉概率和變異概率的計(jì)算提出了改進(jìn)方法，避免遺傳算法產(chǎn)生無(wú)用解或陷入局部?jī)?yōu)化，以提高效率。 (3)針對(duì)多目標(biāo)作業(yè)車(chē)間調(diào)度優(yōu)化無(wú)法找到唯一最優(yōu)解的問(wèn)題，建立了帶約束條件的多目標(biāo)車(chē)間調(diào)度的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型。用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)了基于多目標(biāo)優(yōu)化的帶精英策略的非劣前沿分級(jí)遺傳算法程序，并給出了非劣前沿分級(jí)、Pa

5、reto最優(yōu)解、小生境等的MATLAB程序代碼。程序在MATLAB7.0.1中調(diào)試通過(guò)，說(shuō)明了用MATLAB實(shí)現(xiàn)基于多目標(biāo)優(yōu)化的NSGA-Ⅱ算法的可行性，且從數(shù)據(jù)上表明帶精英策略的非劣前沿分級(jí)遺傳算法在解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題時(shí)優(yōu)于普通多目標(biāo)優(yōu)化算法。 (4)通過(guò)采用帶精英策略的非劣前沿分級(jí)遺傳算法解決多工藝路線與多目標(biāo)調(diào)度集成的問(wèn)題，在考慮了交貨期最短、生產(chǎn)成本最低和設(shè)備負(fù)載平衡的條件下，構(gòu)建了相應(yīng)的多工藝路線與調(diào)度集成模型，將多工藝路線和