不确定环境下集成式工艺规划与车间调度中智集建模与优化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51805330
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0510.制造系统与智能化
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Process planning and scheduling are two important functions in a flexible manufacturing system. The integration of the two parts can improve the efficiency of a manufacturing system and the production costs will also be reduced. Nevertheless, manufacturing systems in real world are complex uncertain systems; the idealization of traditional integrated process planning and job shop scheduling models has induced large differences between theoretical research and engineering applications. This project will center on the integrated process planning and scheduling problem under uncertain environment; based on the neutrosophic theory, the mapping relation between uncertain processing time and neutrosophic numbers will be revealed and neutrosophic number based mixed integer programming models with corresponding simplification method will also be constructed. With the features of interval valued neutrosophic sets and single valued neutrosophic sets, the mapping relation between uncertain processing time and the elements of neutrosophic sets will be studied; corresponding uncertain processing time expression methods using neutrosophic sets as well as a fitness evaluation method within the framework of meta-heuristic algorithms will be proposed. On this basis, robust optimization criteria and a multi-objective optimization algorithm will be developed. Moreover, a decision method based on the neutrosophic integral and neutrosophic entropy will be proposed and a MES prototype system that considers uncertain processing time will finally be developed. Findings of this project will enrich and develop both the theory and the technology of intelligent scheduling of manufacturing systems; this also has vast importance to the improvement of the strength of manufacturing industry in China.
工艺规划和车间调度是柔性制造系统的两大关键环节,两者集成优化有助于提升制造系统的效率和降低成本。然而,现实制造系统是复杂不确定系统,传统工艺规划与车间调度集成模型的理想化造成理论与工程应用间存在较大差距。本项目围绕不确定条件下集成式工艺规划与调度问题展开研究;基于中智集理论,揭示加工时间与中智数的映射关系,构建基于中智数的混合整数规划模型并提出模型简化方法。针对区间中智集与单值中智集特点,揭示不确定加工时间与中智集元素间的映射关系、提出不确定加工时间的中智集表示方法并在元启发式算法框架内提出相应适应度评价方法。在此基础上,建立鲁棒性优化指标与多目标算法、构建结合中智积分与中智熵的决策方法、开发考虑不确定加工时间的MES原型系统。本项目研究成果将丰富和发展制造系统智能调度的理论和技术,对于我国制造业实力的提升具有重要意义。

结项摘要

近年来由于产品的设计、制造与管理模式对制造系统提出了较高的要求,将工艺规划与车间调度集成优化已成为先进制造领域的热点问题。然而实际的制造系统是一个异常复杂的不确定系统,集成优化过程中缺乏对不确定因素的考虑将影响或制约制造系统的效率。本研究把加工中的不确定性融入集成式工艺规划与车间调度优化中,建立基于中智集的优化模型与方法:针对工序加工时间不确定性,应用中智集理论,研究加工时间不确定情况下集成式工艺规划与车间调度问题的建模、优化与决策方法并最终得到鲁棒调度方案,实现工艺规划与车间调度充分融合且得到具有鲁棒健壮性的调度方案。本研究提出了基于中智集、中智数的混合整数规划模型,并对集成工艺规划与调度问题进行了建模。提出了基于中智数的memetic算法,特别是提出新的解码过程,得到相应的鲁棒调度方案。研究了不确定加工时间与中智集间的映射关系,将加工时间表示为包含隶属度、不确定度、非隶属度的中智集,提出新的调度解码方法。在多目标优化中,为引导非支配解趋向于偏好区域,提出了中智数环境中基于ε-支配的多目标优化方法,得到了较为理想的Pareto解分布。本项目的研究成果丰富和扩展了中智集理论的应用;通过建立基于中智数的模型,丰富和延伸了传统运筹学的研究范畴、使运筹学从对确定性对象的研究扩展到了对模糊不确定问题的探索;填补了中智混合整数规划研究的空白。本研究还提出基于中智集的元启发式算法以及基于偏好的多目标搜索算法,为基于中智集的调度问题求解提供了新的思路与方法。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于中智数及 ε-支配的加工时间不确定 IPPS 问题多目标优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    绍兴文理学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liangliang Jin;张超勇;GEORGE GERSHOM CHRISTOPHER;文笑雨
  • 通讯作者:
    文笑雨
A neutrosophic set-based TLBO algorithm for the flexible job-shop scheduling problem with routing flexibility and uncertain processing times
基于中智集合的 TLBO 算法解决具有路径灵活性和加工时间不确定的灵活作业车间调度问题
  • DOI:
    10.1007/s40747-021-00461-3
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Complex & Intelligent Systems
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Liangliang Jin;Chaoyong Zhang;Xiaoyu Wen;Chengda Sun;Xinjiang Fei
  • 通讯作者:
    Xinjiang Fei
A Neutrosophic Number-Based Memetic Algorithm for the Integrated Process Planning and Scheduling Problem With Uncertain Processing Times
一种基于中智数的模因算法,用于处理不确定处理时间的集成工艺规划和调度问题
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2996496
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liangliang Jin;Chaoyong Zhang;Xiaoyu Wen;George Gershom Christopher
  • 通讯作者:
    George Gershom Christopher
Process Planning Optimization With Energy Consumption Reduction From a Novel Perspective: Mathematical Modeling and a Dynamic Programming-Like Heuristic Algorithm
从新颖的角度降低能耗的工艺规划优化:数学建模和类似动态规划的启发式算法
  • DOI:
    10.1109/access.2018.2889882
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jin Liangliang;Zhang Chaoyong
  • 通讯作者:
    Zhang Chaoyong
A two-stage solution method based on NSGA-II for Green Multi-Objective integrated process planning and scheduling in a battery packaging machinery workshop
基于NSGA-II的电池包装机械车间绿色多目标集成工艺规划与调度两阶段求解方法
  • DOI:
    10.1016/j.swevo.2020.100820
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Swarm and Evolutionary Computation
  • 影响因子:
    10
  • 作者:
    Xiaoyu Wen;Kanghong Wang;Hao Li;Haiqiang Sun;Haoqi Wang;Liangliang Jin
  • 通讯作者:
    Liangliang Jin

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其他文献

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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    金亮亮;齐小鹏;穆丽璇;师文生
  • 通讯作者:
    师文生
钢/铝激光加热辅助搅拌摩擦焊接数值模拟研究
  • DOI:
    10.14128/j.cnki.al.20183804.601
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    应用激光
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  • 作者:
    叶颖;费鑫江;李俊;金亮亮;姚蔚峰
  • 通讯作者:
    姚蔚峰
海水海砂混凝土双K断裂参数的确定
  • DOI:
    10.16483/j.issn.1005-9865.2019.04.017
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    海洋工程
  • 影响因子:
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  • 作者:
    臧朝会;杨树桐;金亮亮
  • 通讯作者:
    金亮亮

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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