融合多策略进化算法的静动态混合流水车间调度方法研究

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1、硕士学位论文融合多策略进化算法的静动态混合流水车间调度方法研究作者姓名苗菁学科专业控制理论与控制工程指导教师罗家祥副教授所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2016年4月AnEvolutionaryAlgorithmIntegratingMulti-strategyforStaticandDynamicHybridFlowShopSchedulingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：MiaoJingSupervisor：AssociateProf.LuoJiaxiangSouthChinaUniversi

2、tyofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP278学校代号：10561学号：201320112071华南理工大学硕士学位论文融合多策略进化算法的静动态混合流水车间调度方法研究作者姓名：苗菁指导教师姓名、职称：罗家祥副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：控制理论与控制工程研究方向：智能控制理论与应用论文提交日期：2016年4月26日论文答辩日期：2016年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：胡跃明教授委员：高红霞教授张梅副教授罗家祥副教授摘要混合流水车间调度问题（HybridFlowShopScheduling

3、Problem，HFSSP）在工程领域具有非常广泛的应用背景，是车间调度的一个重要研究方向。实际生产环境中，存在许多动态扰动事件，机器故障就是一种常见的动态扰动，其对车间的实际生产过程有很大影响。因此，对静态HFS问题和机器故障下的动态HFS问题（HybridFlowShopSchedulingwithRandomBreakdown，RBHFS）进行研究，具有重要的理论和实际意义。本论文围绕两类NP难问题，研究基于进化算法的求解方法，开展了如下工作：（1）对车间静态和动态调度问题进行了全面的综述和分析，指出了进化算法、禁忌搜索等智能优化算法是求解两类问题的主要方法。（2）针对静

4、态HFS问题，提出一种结合不同进化策略和变邻域搜索（VNS）的改进进化算法（V-HEA）。在进化算法的基本框架上，提出一种同时利用两种不同进化进制的混合进化策略，采用一种自适应选择策略选择具有不同进化思想的算子进化种群；VNS中，提出基于插入和交换邻域的精简随机局部搜索方法。该搜索方法通过把HFS模拟为两阶段的flowshop问题，利用两阶段flowshop调度的最优工件序列，估计各工件在原HFS问题最优解中的位置范围，缩小邻域搜索范围，提高算法效率。仿真实验结果表明了算法的有效性。（3）针对机器故障下的动态HFS问题，以预测反应式调度策略为基础，采用一种融合多策略的两阶段多目

5、标进化算法（MOV-HEA）对该问题进行求解。第一阶段，不考虑机器故障的影响，以V-HEA算法进化初始种群，得到预调度种群；第二阶段，当机器故障发生时，同时考虑调度鲁棒性和稳定性，采用MOV-HEA算法产生在调度环境变化时的新调度种群。同时，在算法中引入禁忌搜索思想，避免对邻域的迂回搜索，改善算法搜索能力。实验仿真结果表明了两阶段MOV-HEA算法的有效性。关键词：混合流水车间调度；机器故障；动态调度；进化算法；变邻域搜索；多目标优化IAbstractHybridFlowshopschedulingproblem(HFSSP)whichhasaverywideapplicati

6、onbackgroundintheengineeringfield,isanimportantresearchdirectionofshopscheduling.Dynamicdisturbanceeventsexistuniversallyintheactualproductionenvironment,andmachinebreakdownisacommonone.Itusuallyhasagreatinfluenceonactualworkshopproductionprocess.Therefore,researchesonstaticHFSanddynamicHFSp

7、roblemwithrandommachinebreakdown(RBHFS)havegreatimportanceintheoryandpracticalterms.ThispaperfocusesonthesetwoNP-hardproblemsandstudiesthesolvingmethodsbasedonevolutionaryalgorithm.Themainworksareasfollows:(1)Comprehensivereviewandanalysisofstatica