准时制生产模式下预制构件订单间调度与订单内调度的联合优化

来源：计算机集成制造系统杂志2023年第4期北京时间：

作者：熊福力, 汪琳婷

单位：西安建筑科技大学信息与控制工程学院

摘要：在预制构件实际生产过程中,通常一个订单中包含多个工件。为满足客户交货期和方便管理,来自同一订单的工件需要连续生产,就需要解决订单间调度与订单内调度的联合优化问题(JOP_IOSIOS)。该问题是比传统流水线调度问题更为复杂的问题,是典型的NP-hard问题。为解决该问题,通过对工序约束、订单间、订单内约束等的深入分析,基于准时制生产模式,以最小化总提前和拖期惩罚费用为目标建立了混合整数规划模型。鉴于问题的复杂性,基于分解与协同进化框架,提出一种有效的协同进化混合遗传—离散差分进化算法(CoHGA-DDE)。其主要思想是首先构造订单间调度种群和订单内调度种群,然后对两个种群分别采用离散差分进化策略和遗传进化策略,并通过两个种群之间的交互作用来提高各自性能。为验证协同进化框架和CoHGA-DDE的有效性,设计了协同进化遗传算法(CoGA)、协同进化离散差分进化算法(CoDDE)、遗传算法(GA)、离散差分进化算法(DDE)、和迭代贪婪(IG)算法。对不同规模订单进行测试,计算结果显示,与GA,DDE和IG相比,协同进化方法具有更好的求解质量和鲁棒性,而在协同进化方法中,CoHGA-DDE具有最好的求解质量和鲁棒性。与实际预制生产过程中常用的启发式方法相比,CoHGA-DDE具有显著的平均改进率,有望降低生产成本、提高准时交付率和保证施工进度。

关键词：预制构件生产调度,联合优化,协同进化,遗传算法,差分进化

基金资助：国家自然科学基金资助项目(61473216);陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2023-JC-YB-582,2020JM-489,2015JM6337);陕西省教育厅自然科学基金资助项目(17JK0459);西安建筑科技大学自然科学基础研究资助项目(ZR18049)。