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文化进化算法在车间生产调度中应用

收藏本文 2024-03-15 点赞:4816 浏览:13818 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:制造业是国民经济的物质基础和工业化的产业主体,原不断上涨,以及人力资源成本不断上升等因素影响,制造企业的利润增长率呈下降趋势。以信息化带动工业化,走新型工业化道路,其途径就是用现代信息技术改造传统产业,实现工业生产和经营管理的自动控制。引入先进的管理思想和技术,降低制造成本,发掘新的利润增长点,是中国制造企业面临的挑战。生产调度优化是整个先进制造系统实现管理技术、运筹技术、优化技术、自动化与计算机技术发展的核心。车间调度优化问题大属于NP-hard问题,这类问题描述相对容易,但是求解非常困难。对NP-hard问题,常用随机搜索算法或智能启发式算法求解,如遗传算法、模拟退火算法、蚂蚁算法、微粒群算法等等。文化算法是一种新型的智能启发式算法,模拟人类社会的演化,在算法中种群空间与文化空间双层协同进化模式,在上层文化空间自演化的同时,利用文化空间中待解决问题的经验知识来指导下层种群空间的进化搜索。简要回顾了车间调度问题的分类及其求解算法的研究进展情况,简要分析了这些算法的优缺点,然后介绍了文化进化的理论研究成果。介绍古典文化进化论学派和新文化进化论学派的研究,简要回顾了文化进化的研究历史,介绍了文化进化中适应性与稳定性原则、进化优势法则和进化潜势法则,以及文化进化机制和超群进化的理论。其次,在文化算法双层协同进化模式的基础上,超群进化理论设计了文化进化算法。文化进化算法保留了文化算法双层协同进化模式,上层文化空间中的文化单元之间依照文化进化机制执行融合、淘汰、分化等操作,实现文化空间的进化;下层种群之间遗传进化或微粒群进化等策略实现群进化计算,并个体迁移等操作实现信息交流和并行计算。文中给出了算法流程设计,并与遗传算法、传统文化算法的特点了比较,简要介绍了文化算法的研究及应用情况。,将文化进化算法用于车间调度问题的求解,如置换Flow shop问题和典型的Job shop问题、含模糊交货期的Flow shop问题以及多资源约束Job shop问题。文中不同类型的调度问题,分别设计了相应的编码策略和进化策略,并利用Matlab编程仿真计算,与已有文献的结果分析比较,验证了文化进化算法求解车间调度优化问题的可行性、性和优越性。论文对文化进化算法的研究和应用前景了展望。关键词:车间调度优化论文进化计算论文文化进化论文文化进化算法论文

    中文摘要4-5

    ABSTRACT5-9

    章 绪论9-14

    1.1 课题的来源及9-10

    1.2 车间调度问题的国内外研究现状10-11

    1.2.1 车间调度问题分类10-11

    1.2.2 求解车间调度问题算法研究进展11

    1.3 主要研究的内容11-14

    章 文化进化理论研究进展14-22

    2.1 文化进化理论发展15-18

    2.1.1 古典文化进化论15-16

    2.1.2 新文化进化论16-18

    2.2 文化适应性及稳定性原则18-19

    2.3 文化进化优势法则19

    2.4 文化进化潜势法则19-20

    2.5 文化进化机制和超群进化理论20-22

    章 文化进化算法设计及研究进展22-29

    3.1 文化算法介绍22-24

    3.1.1 文化算法简介22-23

    3.1.2 文化算法研究及应用进展23-24

    3.2 文化进化算法设计24-28

    3.2.1 文化进化算法描述24-25

    3.2.2 文化进化算法流程设计25-28

    3.3 文化进化算法与遗传算法、传统文化算法比较28-29

    章 置换Flow shop 问题文化进化算法研究29-35

    4.1 引言29

    4.2 置换Flow shop 问题描述及数学模型29-30

    4.3 求解置换Flow shop 问题文化进化算法设计30-31

    4.4 仿真测试及分析31-34

    4.4.1 仿真测试31-33

    4.4.2 结果分析33-34

    4.5 小结34-35

    第五章文化进化算法求解模糊交货期Flow shop 问题35-41

    5.1 引言35

    5.2 模糊交货期Flow shop 问题描述及数学模型35-36

    5.3 求解模糊交货期Flow shop 问题文化进化算法设计36-38

    5.4 仿真求解及分析38-40

    5.4.1 仿真求解38-40

    5.4.2 结果分析40

    5.5 小结40-41

    第六章典型Job shop 问题文化进化算法研究41-48

    6.1 引言41

    6.2 典型Job shop 问题描述及数学模型41-42

    6.3 求解典型Job shop 问题文化进化算法设计42-44

    6.4 仿真测试及分析44-47

    6.4.1 仿真测试44-47

    6.4.2 结果分析47

    6.5 小结47-48

    第七章文化进化算法求解多资源约束Job shop 问题48-54

    7.1 引言48

    7.2 多资源约束Job shop 问题描述48

    7.3 求解多资源约束Job shop 问题文化进化算法设计48-50

    7.4 仿真求解及分析50-52

    7.4.1 仿真求解50-52

    7.4.2 结果分析52

    7.4.3 现场改善及分析52

    7.5 小结52-54

    第八章总结与展望54-56

    附录 文化进化算法求解Flow shop 问题源程序56-68

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