基于混合鲸鱼优化算法的柔性车间调度方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115829254A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211483791.9(22)申请日2022.11.24(71)申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街928号(72)发明人王成群任永锋韩彦超(74)专利代理机构浙江永鼎律师事务所33233专利代理师王日精(51)Int.Cl.G06Q10/0631(2023.01)G06Q10/04(2023.01)G06Q50/04(2012.01)G06N3/006(2023.01)权利要求书4页说明书10页附图3页(54)发明名称基于混合鲸鱼优化算法的柔性车间调度方法及系统(57)摘要本发明属于车间生产调度优化技术领域，具体涉及基于混合鲸鱼优化算法的柔性车间调度方法及系统。方法包括S1，分析柔性车间调度问题，确定FJSP的数学模型；S2，对离散的车间调度进行连续化处理；S3，通过Tent混沌映射初始化鲸鱼优化算法中鲸鱼个体的位置；S4，计算所有鲸鱼个体的适应度；S5，更新鲸鱼位置；S6，搜索邻域结构；S7，判断鲸鱼位置更新的次数是否达到最大迭代次数，若没达到，则返回步骤S4，若达到则继续步骤S8；S8，输出最佳鲸鱼位置；S9，输出找到机器的最大完工时间，并画出甘特图。本发明具有能增强鲸鱼优化算法的局部搜索能力，进而实现车间调度的合理分配，提高生产效率的特点。CN115829254ACN115829254A权利要求书1/4页1.基于混合鲸鱼优化算法的柔性车间调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，分析柔性车间调度问题，确定FJSP的数学模型；S2，根据FJSP的数学模型定义对离散的车间调度进行连续化处理；S3，通过Tent混沌映射初始化鲸鱼优化算法中鲸鱼个体的位置；S4，根据适应度函数计算所有鲸鱼个体的适应度；S5，根据设定的位置更新公式，更新鲸鱼位置；S6，通过禁忌搜索，搜索邻域结构；S7，判断鲸鱼位置更新的次数是否达到最大迭代次数，若没达到，则返回步骤S4，若达到则继续步骤S8；S8，输出最佳鲸鱼位置；S9，根据最佳鲸鱼位置，输出找到机器的最大完工时间，并画出甘特图。2.根据权利要求1所述的基于混合鲸鱼优化算法的柔性车间调度方法，其特征在于，步骤S1包括如下步骤：S11，对FJSP的数学模型作出如下设定：工件是独立的，每台机器一次只能处理一个工件；不能同时处理同一工件的不同操作；所有工件和机器在零时都是可用的；在一台机器上处理完一个工件后，会立即被传送到下一台机器，忽略传输时间；机器上操作的设置时间独立于操作顺序，并计入处理时间；安排生产之后不能中断，并且能正常成调度；S12，定义相关符号，具体定义如下：n：工件的数量；m：机器的数量；i：工件序号，i∈{1,2,…,n}；ni：工件i的总操作数；j：工件的第j道工序，j∈{1,2,…,ni}；k：机器序号，k∈{1,2,…,m}；Mk：表示第k台机器；Oi,j：第i个工件的第j道工序；Mi,j：第i个工件的第j个操作可选的机器集；Ti,j,k：第i个工件的第j道工序在第k台设备上的加工时间；JSi,j：第i个工件的第j道工序开始时间；JEi,j：第i个工件的第j道工序结束时间；Sk,h：第k台设备第h操作的开始时间；Ek,h：第k台设备第h操作的结束时间；xi,j,k：表示工件i的第j道工序在是否在第k台设备上加工；Ck：机器k的完成时间；Cmax：最大完成时间；决策变量如下：2CN115829254A权利要求书2/4页以最小化最大完工时间为优化目标，目标函数如下：Cmax＝min(max(C1,C2,…,Cm))(2)优化目标的约束条件如下：JSi,j≤JEi,j‑1(4)Sk,h≤Ek,h‑1(5)Ck≤Cmax(6)Sk,h≥0,JSi,j≥0(7)Mi,j≥1(8)其中，公式(3)表示每道工序只能在Mi,j选择一台机器上处理；公式(4)表示工件不同工序的处理顺序，必须等上一工序处理完之后才可以处理下一道工序；公式(5)表示机器k在同一时刻只能处理一个工件，必须等上一操作完成之后才可以处理第h道工序；公式(6)保证每台机器的完工时间都不超过最大完工时间；公式(7)保证工件的开始时间和机器的开始时间都大于等于零；公式(8)表示工件工序的处理至少可以分配到一台机器上。3.根据权利要求2所述的基于混合鲸鱼优化算法的柔性车间调度方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：S21，编码：将个体位置向量分为MS和OS部分；MS部分为机器选择，确定每个工序分配的机器，设定M1,1表示对应工序的可选机器数量，即表示O1,1工序可以选择M1、M4和M5加工；再通过公式(9)转换为个体位置向量，x(j)是个体位置向量的第