一种基于改进狼群算法的柔性作业车间调度方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113902173A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111088002.7(22)申请日2021.09.16(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街438号(72)发明人马锴郭丙文郭士亮杨婕袁亚洲李国强(74)专利代理机构石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)13123代理人田秀芬(51)Int.Cl.G06Q10/04(2012.01)G06Q10/06(2012.01)G06Q50/04(2012.01)G06N3/00(2006.01)权利要求书4页说明书9页附图3页(54)发明名称一种基于改进狼群算法的柔性作业车间调度方法(57)摘要本发明公开了一种基于改进狼群算法的柔性作业车间调度方法，属于柔性车间调度技术领域，包括初始化算法参数，采用个体双层编码方式初始化调度方案解种群，计算所有初始化个体的目标函数值，在算法的游走行为中引入了莱维飞行机制，在头狼个体的确定过程中融合了模拟退火算法，用汉明距离来定义围攻判别距离，准确地度量了柔性作业车间调度问题中猛狼个体与头狼个体之间的相似度距离。本发明可以解决现有算法在执行游走行为时由于步长固定而导致全局搜索能力不够强的问题；解决现有算法在执行过程中由于过分依赖头狼而容易陷入局部最优的问题；解决现有算法难以构建柔性作业车间生产调度模型的问题。CN113902173ACN113902173A权利要求书1/4页1.一种基于改进狼群算法的柔性作业车间调度方法，其特征在于：通过在现有狼群算法游走行为中引入莱维飞行机制，在头狼确定过程中融合了模拟退火算法，用汉明距离来度量柔性作业车间个体编码的相似度距离来解决柔性作业车间调度问题。2.根据权利要求1所述的一种基于改进狼群算法的柔性作业车间调度方法，其特征在于：所述调度方法具体包括以下步骤：步骤1：初始化算法参数，以柔性作业车间最大完工时间最小为优化目标，算法达到最大迭代次数终止；步骤2：初始化调度方案解种群，种群中的所有N个体采用双层的编码方式，上层为工序序列的编码，下层为机器序列的编码，且两段编码的长度相等，相同位置相互对应；步骤3：计算所有初始化个体的目标函数值，取目标函数值最小的个体作为头狼个体，并将所有个体按目标函数值从小到大的顺序排列；步骤4：探狼个体执行引入莱维飞行机制的游走行为，同时融合模拟退火算法确定头狼，即若在游走过程中发现目标函数值小于头狼的个体，则该个体替代当前头狼成为新的头狼，或者以预设的概率准则接受目标函数值大于当前头狼的个体成为新的头狼；否则，一直游走直到达到最大的游走次数Kmax；步骤5：在步骤4确定头狼后，头狼发起召唤行为，猛狼听到召唤后向着头狼所在位置开始奔袭，若猛狼在奔袭的过程中发现目标函数值小于头狼的个体，则该个体代替当前头狼成为新的头狼，并继续发起召唤行为；步骤6：在猛狼向头狼奔袭的过程中，当猛狼奔袭至与头狼之间的距离小于由汉明距离所定义的围攻判别距离时，猛狼发起围攻行为；步骤7：将所有个体按目标函数值从小到大再次排序，将目标函数值最小的个体作为下一代的头狼个体，将目标函数数值最差的β*N个个体淘汰后重新初始化生成，继续执行步骤4，直到达到最大迭代次数为止。3.根据权利要求2所述的一种基于改进狼群算法的柔性作业车间调度方法，其特征在于：步骤1中，所述参数主要包括改进狼群算法中的狼群个体总数N、算法迭代次数M、探狼比例因子α、围攻距离判别因子ω、探狼的最大游走次数Kmax、步长因子S、群体淘汰比例因子β、探狼游走方向个数h、以及模拟退火算法中的初始温度T0、衰减因子γ。4.根据权利要求2所述的一种基于改进狼群算法的柔性作业车间调度方法，其特征在于：步骤2中，所有N个体采用双层的编码方式具体为：以包含6个工件和8个机器为例,其中每个工件包含6道工序，则每个个体上下两层的编码长度均为36；图中J1:J6为工件，1:6表示工序，括号中为该机器的对应加工时间。假设初始化解种群中某个体的编码的上层为[432154236345126231245324653461516561]，下层为[111121222121111221212222211212121221]；上层为工序序列的编码，从左至右表示按顺序依次加工工件4的第1道工序，工件3的第1道工序，工件2的第1道工序，工序1的第1道工序，工件5的第1道工序，工件4的第2道工序……以此类推；下层为机器序列的编码，从左至右依次表示可用来加工上层对应位置处工序的机器集合中的第几台，例如下层第一个1为{M2}中第一个，而非实际的机器编号，故而下层从左至右依次对应的机器为M2、M6、M2、M4、M8、M5……以此类推；2CN113902173A权