基于改进遗传算法的柔性作业车间多目标调度方法及系统.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CN113822525A(43)申请公布日2021.12.21(21)申请号202110833167.6(22)申请日2021.07.22(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市包河区屯溪路193号(72)发明人胡小建黄亚领袁丁杨智(74)专利代理机构北京久诚知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11542代理人余罡(51)Int.Cl.G06Q10/06(2012.01)G06Q50/04(2012.01)G06N3/12(2006.01)权利要求书6页说明书18页附图2页(54)发明名称基于改进遗传算法的柔性作业车间多目标调度方法及系统(57)摘要本发明提供的一种基于改进遗传算法的柔性作业车间多目标调度方法及系统，涉及柔性作业车间调度技术领域。本发明针对柔性作业车间的调度优化问题，以最小化最大完工时间和降低线边库存时间为目标，建立了考虑工序准备时间和带资源约束的运输时间的多目标调度优化模型，在求解调度优化的结果时，采用改进的遗传算法对模型进行求解，采用三层编码方式，使得染色体能携带更多的信息，并对交叉和变异算子进行设计，保证新产生的后代依然是可行解，并最终求得调度优化问题的最优解。本发明所提出的问题和求解问题时使用的方法更符合企业生产实际，求解结果更加精准，对于企业生产具有一定的参考价值。CN113822525ACN113822525A权利要求书1/6页1.一种基于改进遗传算法的柔性作业车间多目标调度方法，其特征在于，所述方法包括：S1、设置遗传算法的参数集；所述参数集包括：预设迭代代数I，种群规模P，子代变异率Pm，子代交叉率Pc，目标函数权重α；工件总数n；加工设备总数m，加工设备编号k，加工设备运输机器总数a，运输机器编号b，运输机器工件i的工序总数Ji；工序Oi,j可用加工设备集工序Oi,j可用运输机器集S2、将所述参数集的工序部分、加工设备部分、运输机器部分分别设定为染色体的第一子串、第二子串、第三子串，并基于MSOS编码方法对所述参数集进行三层编码获取染色体个体；所述工序部分包括工件总数n，工件i的工序总数Ji；所述加工设备部分包括加工设备总数m，加工设备编号k，加工设备工序Oi,j可用加工设备集所述运输机器部分包括运输机器总数a，运输机器编号b，运输机器以及工序Oi,j可用运输机器集S3、初始化遗传算法的初始种群；S4、对所述初始种群中的染色体个体进行解码，并计算每个染色体个体所对应的适应度值；S5、判断当前迭代代数是否大于等于预设迭代代数I，若是，转步骤S7；否则，转步骤S6；S6、基于选择策略选取适应度值最优的染色体个体进入下一代，并对进入下一代的染色体个体分别进行交叉和变异操作，以产生子代种群，再转到步骤S4；S7、算法执行结束，输出最优解以及最优解对应的甘特图。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中对所述初始种群中的染色体个体进行解码，并计算每个染色体个体所对应的适应度值包括：Step1基于第一子串的第x1位基因，获取当前工件i的第j道工序Oi,j；Step2获取工序Oi,j在第二子串中对应的索引x2，并基于x2确定工序Oi,j的加工设备和加工时间Step3确定工序Oi,j的最早可开始加工时间其中，表示工序Oi,j‑1在运输机器上的送达时间；表示工序Oi‘,j‘在加工设备上的完工时间；表示工序Oi,j在加工设备上的准备时间；Step4依次读取机器的空闲时间段，判断当前工序能否插入该空闲时间段加工；Step5根据公式获取工序Oi,j在第三子串中对应的索引x3，并基于x3确定工序Oi,j的运输机器和运输时间Step6依次读取运输机器空闲时间段，并根据以下公式判断工序Oi,j能否在该空闲时间段运输，并计算工序Oi,j在运输机器上的送达时间2CN113822525A权利要求书2/6页其中，表示工序Oi,j在运输机器上的最早起送时间；表示工序Oi,j在加工设备上的完工时间；表示工序Oi',j'在运输机器上的送达时间；表示工序Oi,j可用加工设备集；表示工序Oi,j可用运输机器集；yi,j,b为决策变量，yi,j,b＝1表示工序Oi,j加工后使用运输机器运输；yi,j,b＝0表示该工序未使用机器运输；Step7判断是否成立，若成立则所有工序解码完成，迭代结束，转到Step8；否则令x1＝x1+1，转到Step1；Step8计算染色体个体的适应度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Step4中依次读取机器的空闲时间段，判断当前工序能否插入该空闲时间段加工包括：Step4.1读取加工设备第l段空闲时间的起、止时间T1、T2和后一道工序工序Oi",j"；Step4.2判断是否小于T2，是则执行Step4.3，否则令