2022雪浪云-汽车全厂排产优化赛冠军方案分享!

2024-03-08 02:10

本文主要是介绍2022雪浪云-汽车全厂排产优化赛冠军方案分享!,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

 Datawhale干货 

竞赛:冠军方案分享,作者:LX

01

赛题背景

一辆汽车的制造需要完成焊装、涂装、总装三大工艺,经过焊装车间、涂装车间、总装车间。各车间存在上下游关联关系,每个车间有自己的优化排序目标,需要综合考虑多种复杂的排序规则及工艺约束,制定合理的混流装配排序计划,通过对车身序列进行排序优化,从而保证生产物料消耗的均衡性以及各个生产工位的负荷均匀化等。

比赛地址:https://www.xuelangyun.com/#/cdc

后台回复雪浪云,获取冠军方案代码!

4ef830bf3895e372d4672da2dc472a2d.png

赛题需要优化车辆进入生产的顺序,使得车出总装顺序能够满足生产目标(如既定出厂顺序计划、完工时间等),即如何找到使出厂(出总装)车辆顺序符合生产目标的入厂(进焊装)车辆顺序,使得汽车在每个车间的优化目标尽可能小。

本次比赛共有100个数据集,数据量从103至2776条数据,数据如下所示。选手需要设计算法优化该问题,对每个数据集依次进行优化,得出优化后的序列;最终得分为每个数据集的优化序列上传到报名网站计算得出的HV值之和。

7b81819e790d89a27f9fbc0bbf272fe5.png

02

赛题建模

出题方给出了焊接车间、油漆车间、总装车间及总时间四个优化目标的描述,需要选手转化为数学问题进行建模,建模的准确与否决定了线下与线上得分的一致性。以下为每个目标的建模过程:

A

焊接车间

e45f3f13ff2f2f3283baa01f70297d31.png

建模描述:

  • 当车进入焊装车间时,需要根据车型切换设备进行生产,目标 f1 为焊接设备切换次数;

  • 焊装一辆车需要80s,若30min中内发生设备切换需要等到第30min才可切换;若连续使用30min后发生切换,只需要考虑焊装时间即可。

目标f1 的建模非常容易,直接计算切换次数即可,焊接时间建模需要考虑设备切换时间,根据赛题描述,每个切换位置的切换时间与前面连续的车辆数相关,依次计算每个切换位置的切换时间后,与焊接车辆时间相加即可计算焊装车间平均每辆车所需的焊接时间。

73446c89da60288655f7a20d4c8302db.png

B

油漆车间

8d10ece97f7eb9a95ceadf5797ac75a5.png

建模描述:

  • 当车进入涂装车间时,固定5辆车或颜色切换清洗喷头,目标f2为偏向颜色以5的倍数生产;

  • 切换生产涂装一辆车分为涂装车身和车顶,分别耗时40s,清洗喷头耗时80s。喷漆顺序为:先喷车顶再喷车身。若一辆车车顶与车身颜色不同,则认为需要颜色切换,即需要额外清洗喷头,若一辆车车身颜色与下一辆车顶颜色不同,也认为需要颜色切换。相邻两辆车在喷漆过程中若发生了颜色切换就认为颜色不连续。

根据赛题描述,f2 只需考虑车顶颜色与车身颜色连续车辆,油漆车间时间计算需要考虑喷头切换。如下3个case,统计连续喷涂车辆组后即可计算出f2,需要注意的是case2和case3的优劣比较,线上提交后分析得出case3优于case2。

 96b89467e1feb4aec353fed5d5913870.png

C

总装车间

d89bad8aa8107029c814ff41a2d4dc72.png

建模描述:

  • 当车进入总装车间时,f3 目标为四驱车尽量连放但连放次数<4;

  • 总装车间总装一辆车的耗时80s,该车间耗时是一个固定值。

f3 建模对不满足要求的四驱车进行计数即可。

a75eb27fb35658028549314fc6efcef4.png

D

总耗时

064c3e78c1a45cc87d3ae0dc4c1ccec7.png

总耗时f4 为焊接车间、油漆车间、总装车间耗时累加。

03

数据分析

  • 目标f1 f2 存在矛盾,二者不能同时达到最优,如case1车型切换3次但油漆颜色连续性最优,case2车型最优但油漆连续性不好;

  • 焊接设备切换次数少时,焊接耗时也更少;同时油漆喷头切换次数少时,油漆车间的连续性通常也更好;因此 f1, f2f4 有很强的正相关性,即 f1, f2取得较优值时,f4 也较优;

  • f3 理论上和其他目标均不矛盾,在满足其他目标的基础上合理插入四驱车即可;

  • 从case4可以看出车顶为99(石黑色)的车可根据车身颜色插入油漆连续车组前,以减少喷头切换次数;

  • 车顶为7(闪耀黑)&车身为1(探索绿)的车出现时,f2 f4 存在矛盾;如case4油漆颜色连续性好,喷头切换6次,case5油漆颜色连续性差,喷头切换5次。

55b790499ca652fac45ef302273bfeab.png

04

优化算法

算法的思路如下:

  1. 初始采样策略:产生尽可能优秀且多样的初始样本

  2. 进化算法优化:更合理的子代交叉和变异策略

  3. Pareto解集优化:对进化算法优化得到的解集进行优化

A

初始采样策略

8baf4b9bcdf3733f5fa1cb98125584d6.png

每个目标的最优策略如下:

  • f1 最优策略:按顺序先后排列A/B车型

  • f2 最优策略:相同颜色车辆组按5台分组进行排列,车顶为99(石黑色)的车可根据车身颜色插入油漆连续车组前

  • f3 最优策略:四驱车连续2台排列,中间随机插入二驱车

  • f4 最优策略:在保证f1 最优前提下,车顶为7(闪耀黑)&车身1(探索绿)车辆插入车顶车身均为1(探索绿)的油漆连续车辆组中

考虑到f和 f2 存在矛盾,f2 f4 存在矛盾,采用不同的策略组合得到偏好不同且优异的初始解。

816305b5f5551af39c1686c74afb20d2.png

B

优化策略 - 基于NSGA-II的子代交叉策略

6ea650791df4d0ca5ade7ebf510160ab.png

思路:尽可能减少无效的序列选择

方法:根据父代序列在目标f1 , f2 中的子序列组中随机选择一条子序列进行OX交叉

17559325df1df18c48a814a12e499d6c.png

C

优化策略 - 基于NSGA-II的子代变异策略

86e99a9b58e7afbea59d554d0f850ad6.png

思路:在不改变f1 , f2 ,  f4 三个目标的前提下,尽可能进行有效的变异,以改善目标 f3

方法:基于目标 f3 的索引选择方法

6ef2d79be0950c51717900824e0adb9e.png

D

优化策略 - Pareto解集优化

7ce24333740283f45c6b94161a6e41b9.png

思路:对多目标优化产生的Pareto解集序列进行优化,在满足 f1 , f2 ,  f4 不变的约束下,使 f3 最优

方法:利用变异策略对Pareto解集中的每个解进行优化

04

比赛总结

全面的目标建模是模型稳定上分的基础,采用合理的集成初始策略即可获得不错的成绩;而由于存在许多长序列的数据集,基于目标选择合理的进化算法交叉和变异策略也是非常有必要的;最终的pareto解集优化能带微弱提分。

2ad2fe4244edb797c8210fbd31c823d6.png

整理不易,三连

这篇关于2022雪浪云-汽车全厂排产优化赛冠军方案分享!的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/785628

相关文章

Python如何使用__slots__实现节省内存和性能优化

《Python如何使用__slots__实现节省内存和性能优化》你有想过,一个小小的__slots__能让你的Python类内存消耗直接减半吗,没错,今天咱们要聊的就是这个让人眼前一亮的技巧,感兴趣的... 目录背景:内存吃得满满的类__slots__:你的内存管理小助手举个大概的例子:看看效果如何?1.

一文详解SpringBoot响应压缩功能的配置与优化

《一文详解SpringBoot响应压缩功能的配置与优化》SpringBoot的响应压缩功能基于智能协商机制,需同时满足很多条件,本文主要为大家详细介绍了SpringBoot响应压缩功能的配置与优化,需... 目录一、核心工作机制1.1 自动协商触发条件1.2 压缩处理流程二、配置方案详解2.1 基础YAML

MySQL中慢SQL优化的不同方式介绍

《MySQL中慢SQL优化的不同方式介绍》慢SQL的优化,主要从两个方面考虑,SQL语句本身的优化,以及数据库设计的优化,下面小编就来给大家介绍一下有哪些方式可以优化慢SQL吧... 目录避免不必要的列分页优化索引优化JOIN 的优化排序优化UNION 优化慢 SQL 的优化,主要从两个方面考虑,SQL 语

IDEA中Git版本回退的两种实现方案

《IDEA中Git版本回退的两种实现方案》作为开发者,代码版本回退是日常高频操作,IntelliJIDEA集成了强大的Git工具链,但面对reset和revert两种核心回退方案,许多开发者仍存在选择... 目录一、版本回退前置知识二、Reset方案:整体改写历史1、IDEA图形化操作(推荐)1.1、查看提

MySQL中慢SQL优化方法的完整指南

《MySQL中慢SQL优化方法的完整指南》当数据库响应时间超过500ms时,系统将面临三大灾难链式反应,所以本文将为大家介绍一下MySQL中慢SQL优化的常用方法,有需要的小伙伴可以了解下... 目录一、慢SQL的致命影响二、精准定位问题SQL1. 启用慢查询日志2. 诊断黄金三件套三、六大核心优化方案方案

Redis中高并发读写性能的深度解析与优化

《Redis中高并发读写性能的深度解析与优化》Redis作为一款高性能的内存数据库,广泛应用于缓存、消息队列、实时统计等场景,本文将深入探讨Redis的读写并发能力,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录引言一、Redis 并发能力概述1.1 Redis 的读写性能1.2 影响 Redis 并发能力的因素二、

Python实现html转png的完美方案介绍

《Python实现html转png的完美方案介绍》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Python实现html转png功能,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 1.增强稳定性与错误处理建议使用三层异常捕获结构:try: with sync_playwright(

Java使用多线程处理未知任务数的方案介绍

《Java使用多线程处理未知任务数的方案介绍》这篇文章主要为大家详细介绍了Java如何使用多线程实现处理未知任务数,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 知道任务个数,你可以定义好线程数规则,生成线程数去跑代码说明:1.虚拟线程池:使用 Executors.newVir

MySQL中闪回功能的方案讨论及实现

《MySQL中闪回功能的方案讨论及实现》Oracle有一个闪回(flashback)功能,能够用户恢复误操作的数据,这篇文章主要来和大家讨论一下MySQL中支持闪回功能的方案,有需要的可以了解下... 目录1、 闪回的目标2、 无米无炊一3、 无米无炊二4、 演示5、小结oracle有一个闪回(flashb

Android App安装列表获取方法(实践方案)

《AndroidApp安装列表获取方法(实践方案)》文章介绍了Android11及以上版本获取应用列表的方案调整,包括权限配置、白名单配置和action配置三种方式,并提供了相应的Java和Kotl... 目录前言实现方案         方案概述一、 androidManifest 三种配置方式