和聲搜索算法演化計(jì)算理論及其在復(fù)雜車間調(diào)度中的應(yīng)用.pdf

1、車間調(diào)度問題是制造系統(tǒng)的關(guān)鍵，調(diào)度執(zhí)行效率決定了制造系統(tǒng)能否按計(jì)劃完成生產(chǎn)任務(wù)，高效完整的調(diào)度方法能夠提高企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和管理效率，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，增強(qiáng)制造企業(yè)的綜合實(shí)力。生產(chǎn)調(diào)度問題復(fù)雜多樣，是一種典型的NP-hard組合優(yōu)化問題，傳統(tǒng)方法和已有的調(diào)度策略已無法滿足實(shí)際生產(chǎn)中的各種需求。因此，不論在調(diào)度理論方面的學(xué)術(shù)研究，還是實(shí)際的制造業(yè)生產(chǎn)之中，探索有效的調(diào)度方案仍然是本領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
　　和聲搜索算法(Harmon

2、y Search Algorithm。HSA)是通過模擬音樂演奏的過程而得出的一種元啟發(fā)式優(yōu)化方法，該算法的原理簡單，調(diào)節(jié)的參數(shù)較少，容易實(shí)現(xiàn)，此外，它還有著特殊的探索和開發(fā)解空間的方式以及較強(qiáng)的全局搜索能力。本文通過對和聲搜索算法性能的研究，對該算法做了較大的改進(jìn)，提升了算法的綜合性能，將改進(jìn)的算法運(yùn)用到兩類典型的車間調(diào)度問題中。主要研究內(nèi)容如下：
　　1、針對和聲搜索算法魯棒性差、沒有方向性以及較差的局部搜索性能等問題，本文提

3、出了一種自適應(yīng)的和聲粒子群搜索算法及性能分析(A self-adaptive harmony PSO search algorithm and its performance analysis。SHPSOS)。在 SHPSOS中，為了提高初始種群中解的質(zhì)量和增強(qiáng)算法的魯棒性，分別引入了粒子群算法和變異策略。同時(shí)，基于差分進(jìn)化的策略以及和聲搜索算法中最優(yōu)的個(gè)體，設(shè)計(jì)了一種新的進(jìn)化方案，加快了進(jìn)化速度并改善了解的精度。利用 Markov模型

4、證明了 SHPSOS算法的全局收斂性，通過大量的標(biāo)準(zhǔn) Benchmark測試函數(shù)驗(yàn)證了SHPSOS算法的性能。仿真結(jié)果表明 SHPSOS算法在解的精度上以及魯棒性上都要優(yōu)于其他比較的智能算法。
　　2、針對以最小化最大完工時(shí)間為求解目標(biāo)的置換流水車間調(diào)度問題(Permutation Flow Shop Scheduling Problems。PFSSP)，提出了一種基于鄰域搜索有效的混合和聲搜索算法（An Effective Hy

5、brid Harmony Search Algorithm Based on Variable Neighborhood Search for the Permutation Flow Shop Scheduling Problems。HHS）。HHS算法中。首先采用了基于工件排序的編碼方式和SOV的映射規(guī)則。為保證初始種群的質(zhì)量以及多樣性，采用了 NEH算法和混沌遍歷序列共同完成初始化。同時(shí)，對參數(shù)的靈敏性做了研究，并給出了適合此算法

6、的組合參數(shù)的選擇準(zhǔn)則。最后，在HHS算法中加入了以鄰域搜索為主體的局部搜索算法以提高算法搜索精度，通過標(biāo)準(zhǔn)的Flow Shop測試用例對 HHS算法的性能進(jìn)行了測試。仿真結(jié)果表明HHS算法可高效解決PFSSP問題。
　　3、針對以最小化最大完工時(shí)間為目標(biāo)的作業(yè)車間調(diào)度問題(Job Shop Scheduling Problems。JSSP)，提出了一種基于鄰域搜索的強(qiáng)化型和聲搜索算法(An Enhanced Harmony Sea

7、rch Algorithm Based on Neighborhood Search for the Job shop Scheduling Problem。EHS)。在EHS算法中，首先采用了一種有效的基于工件工序的編碼規(guī)則和全活動(dòng)解碼策略，引入了差分進(jìn)化算法的思想，利用特定的強(qiáng)化機(jī)制來產(chǎn)生新解。同時(shí)，將基于關(guān)鍵路徑的鄰域搜索嵌入到EHS算法中來改進(jìn)解的質(zhì)量。最后，通過標(biāo)準(zhǔn)的Job Shop用例對 EHS算法的性能進(jìn)行了測試。仿真結(jié)果