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申请/专利权人：长春工业大学

摘要：本发明公开了一种基于多目标差分进化可变子批的柔性车间调度方法，包括：S1：建立目标函数，确定约束条件，对染色体进行编码并初始化相关参数；S2：对染色体做变异交叉选择，进行算法迭代；S3：采用两阶段解码方式进行解码并计算目标值；S4：判断是否达到结束条件，若是，输出最优调度方案对应的甘特图，否则返回S2继续执行。本发明采用可变子批进行工件的批量拆分，并设计了两阶段解码方式，将四维问题降到三维问题，缩小了解集空间，有效的提升了求解质量；同时结合企业实际生产，采用批次流设计，同时考虑了成本和完工时间，在成本计算中，同时考虑了不同机器空闲时长的代价和不同机器加工相同工件的成本，更贴合实际生产模型。

主权项：1.一种基于多目标差分进化可变子批的柔性车间调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立目标函数，确定约束条件，对染色体进行编码并初始化相关参数；所述目标函数包括完成时间的目标函数和成本的目标函数；所述对染色体进行编码具体为基于可变子批的两部分编码，所述两部分编码分别为第一部分的基于工序的编码和第二部分的基于机器数量与机器号的编码；S2：对染色体做变异交叉选择，进行算法迭代；S3：采用两阶段解码方式进行解码并计算目标值；具体的，两阶段解码的第一阶段包括：首先确定机器的优先级，其次将步骤S2中得到的子批次任务按照顺序分配到所选的机器或缓存区中，然后将缓存区中部分的子批插入到机器中，最后向机器中补入一个子批或遍历完该机器所有加工子批，进入第二阶段；第二阶段包括：采用贪心策略选择加工机器，按缓存区中子批的存储顺序将缓存区中剩余的子批分配到机器上；S4：判断是否达到结束条件，若是，输出最优调度方案对应的甘特图，否则返回S2继续执行；所述完成时间的目标函数F1如下：F1＝minCmaxCmax＝max{MTm|m＝1,2,…MC}其中，Cmax表示当前调度方案的最大完成时间，MTm表示m机器的最终结束加工时间，MC表示机器总数量；所述成本的目标函数F2如下：F2＝minD 其中，D表示当前调度方案的总成本，FCm表示m机器的空闲加工成本，FTm表示m机器的空闲加工时间，PCj,m表示j工件在m机器上的加工成本，PTj,m表示j工件在m机器上的加工时间，JC表示工件总数；所述S2包括：S21：通过POX交叉产生子代；S22：采用设计好的工序部分的变异算子、机器数量部分的变异算子和机器号部分的变异算子对产生的子代进行变异操作；所述变异算子如下：工序部分的变异算子α：α＝indexPi,j,o+floorF×indexPbest,j,o-indexPrand,j,o Mi＝swapindexnew,indexPi,j,o其中，F是变异因子，indexP,j,o表示j工件o工序在X染色体上的索引值，Pbest为种群中最优染色体，Prand为随机一条染色体，indexnew表示新计算出的索引值，Nj表示染色体包含的总工序数，floor函数是对索引值的插值取下界，Mi为变异向量，swap函数是对染色体两个工序索引值进行交换；机器数量部分的变异算子β：β＝GPi+floorF×GPbest-GPrand Mi＝updatePi,Anew其中F表示变异因子，GPi表示Pi染色体中待变异位置的机器数量，Gnew表示变异后的机器数量，APi表示Pi染色体中待变异位置的机器集，Anew表示变异后的新机器集，floor函数表示差值与变异因子的乘积取地板，Nm表示待变异位置的机器数量最大值，irand表示在APi机器集中随机的机器号，orand表示在除去APi机器集中的机器号以外的可用机器集随机的机器号，del函数表示在APi机器集删除GPi-Gnew数量的irand机器号，add函数表示在APi机器集增加Gnew-GPi数量的orand机器号，update函数表示将Anew机器集更新到Pi染色体；机器号部分的变异算子η：η＝indexQi+floorF×indexQbest-indexQrandQi＝randAPi Mi＝updatePi,APi其中APi表示Pi染色体中待变异位置的机器集，rand函数表示在APi机器集中随机一个机器号，Qi表示在APi机器集的一个机器号，Qbest表示在APbest机器集的一个机器号，Qrand表示在APrand机器集的一个机器号，indexQi表示Qi机器号在待变异位置所有可用机器中的索引，floor函数表示差值与变异因子的乘积取地板，F表示变异因子，Qnew表示变异后的机器号，Bη表示索引η在待变异位置所有可用机器中的机器号，Na表示变异位置可用机器数量最大值，del函数表示在APi机器集中删除Qi的机器号，instead函数表示将APi机器集中的Qi机器号替换成Qnew，update函数表示将APi机器集更新到Pi染色体；所述约束条件如下： s＝1,2,…,SCj,o,m MSSTj,o,m,1＝minORTj,o*Fj,o,OETj,o-1,METm,o＝2,...,ONCj 其中，JC表示工件总数量，ONCj表示j工件包含的工序数量，MC表示机器数量，ORCo表示o工序的操作员数量，TOOLj,o表示j工件o工序工装数量，STCj表示j工件子批次总数，SCj,o,m表示j工件的o工序分配到m机器上的子批数量，MESTj,o,m,s表示m机器上j工件o工序s子批的结束时间，OETj,o表示j工件o工序的结束时间，METm表示m机器的结束时间，STj,o,m表示m机器上j工件o工序的设置时间，MPSTj,o,m,s表示m机器上j工件o工序s子批的加工时间，ORTj,o表示j工件o工序的操作员最早开始时间，MSSTj,o,m,s表示m机器上j工件o工序s子批的开始时间，t表示时间，WPt,o表示t时刻o工序操作员工作的人数，m'和m均表示机器，二者表示前后使用的机器不同，m表示当前机器，m'表示下一个机器；Ej,o为判断j工件o工序是否有设置时长，有为1，无为0，Xj,o,m为判断m机器上是否有j工件o工序的产品，Fj,o为判断j工件o工序是否需要操作员辅助，是为1，否为0，Qm为判断m机器上一次生产与这次生产的工件型号是否相同，不相同为1，相同为0。

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百度查询： 长春工业大学 一种基于多目标差分进化可变子批的柔性车间调度方法