[發(fā)明專利]一種基于Petri網(wǎng)與改進(jìn)遺傳算法的柔性作業(yè)車間調(diào)度系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610649102.5
• 申請(qǐng)日: 2016-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN106295878B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東技術(shù)師范學(xué)院
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06N3/12
• 代理公司: 佛山市禾才知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44379
• 代理人: 劉羽波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性作業(yè)車間調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Petri網(wǎng)與改進(jìn)遺傳算法的柔性作業(yè)車間調(diào)度系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前能源利用率的提高和高耗能企業(yè)的能耗優(yōu)化成為主要的考慮方向，大部分的制造業(yè)以電能為主要消耗的能源，通常電費(fèi)支出占產(chǎn)品生產(chǎn)成本40％～50％以上，這類企業(yè)稱為高耗電企業(yè)，因此現(xiàn)有許多研究人員開始專注于減少碳排放以及最小化最大完工時(shí)間的生產(chǎn)調(diào)度，不僅更夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，而且能節(jié)省用電費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。

峰平谷電價(jià)(TOU)是根據(jù)電力系統(tǒng)負(fù)荷曲線的變化將一天分成多個(gè)時(shí)間段，對(duì)不同時(shí)間段的負(fù)荷或電量，按不同的價(jià)格計(jì)費(fèi)的電價(jià)制度。企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度也從簡(jiǎn)單的工序序列安排擴(kuò)展到復(fù)雜的時(shí)間選擇，工序在平谷電價(jià)期間加工能夠明顯的降低電費(fèi)，但是造成的時(shí)滯會(huì)增加間接能耗和時(shí)間成本。對(duì)于一個(gè)柔性制造車間來說，機(jī)器柔性和能效的差異性進(jìn)一步增加了調(diào)度的復(fù)雜性，制造車間需要新的生產(chǎn)模型和調(diào)度算法來平衡電費(fèi)成本和時(shí)間成本。而在在制造業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度中，目前，大部分高耗能企業(yè)的調(diào)度方案都是以最小化最大完工時(shí)間、考慮拖期、生產(chǎn)成本最低等作為調(diào)度目標(biāo)，而通常忽略了對(duì)考慮峰平谷電價(jià)和間接能耗的調(diào)度，雖然目前峰平谷電價(jià)逐漸成為能耗優(yōu)化的一個(gè)新的考慮因素，然而國內(nèi)的文獻(xiàn)大多數(shù)是研究峰谷電價(jià)的政策實(shí)施對(duì)居民生活和部分行業(yè)的影響以及如何實(shí)施削峰填谷，建立優(yōu)化模型，而極少研究峰谷電價(jià)下制造業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)度優(yōu)化，尤其是對(duì)柔性作業(yè)車間的調(diào)度問題，在生產(chǎn)調(diào)度中考慮峰平谷電價(jià)下，缺少對(duì)工序執(zhí)行時(shí)間的選擇的研究等，無法為企業(yè)提供一種在峰谷電價(jià)下的最低成本的生產(chǎn)方式，來優(yōu)化企業(yè)能耗和生產(chǎn)成本，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種基于Petri網(wǎng)與改進(jìn)遺傳算法的柔性作業(yè)車間調(diào)度系統(tǒng)，所述柔性作業(yè)車間調(diào)度系統(tǒng)可有效優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃的制定和執(zhí)行，為企業(yè)提供峰谷電價(jià)下最低成本的生產(chǎn)方式，使車間的生產(chǎn)成本最小化和優(yōu)化能耗。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于Petri網(wǎng)與改進(jìn)遺傳算法的柔性作業(yè)車間調(diào)度系統(tǒng)，所述柔性作業(yè)車間調(diào)度系統(tǒng)是通過考慮峰谷電價(jià)和間接能耗來最小化完工時(shí)間和用電費(fèi)用的系統(tǒng)，包括作業(yè)時(shí)間選擇模塊和機(jī)器任務(wù)分配模塊；

所述作業(yè)時(shí)間選擇模塊是通過建立能源時(shí)間Petri網(wǎng)模型和時(shí)間選擇模擬算法TSSA，得到遷移激活時(shí)間序列F_S和遷移加工序列T_S’，在此基礎(chǔ)上，所述機(jī)器任務(wù)分配模塊是通過改進(jìn)遺傳算法和Petri網(wǎng)相結(jié)合進(jìn)行仿真GAPNS，找出最佳的遷移加工序列T_S，即最后獲得柔性作業(yè)車間調(diào)度TI-FJSP的滿意解；

所述滿意解為最佳的遷移加工序列T_S和遷移激活時(shí)間序列F_S的集合，其中，所述遷移加工序列T_S為選中的執(zhí)行工序，所述遷移激活時(shí)間序列F_S為工序的開始時(shí)間。

進(jìn)一步說明，所述時(shí)間選擇模擬算法TSSA包括7個(gè)時(shí)間選擇策略，所述時(shí)間選擇策略嵌入到所述能源時(shí)間Petri網(wǎng)的仿真里，以最小化生產(chǎn)成本為目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得出遷移激活時(shí)間序列F_S。

進(jìn)一步說明，所述時(shí)間選擇模擬算法TSSA包括如下步驟：

步驟1：初始化賦值，τ_s＝0,M＝M₀,T_SW＝T'_S,T_SR＝Φ；

步驟2：當(dāng)T_SW或T_SR不是空集時(shí)，重復(fù)步驟2.1～2.4；

步驟2.1：T_SE＝Φ,F_SE＝Φ

步驟2.2：每個(gè)在T_sw中的遷移t_sw,x，重復(fù)步驟2.2.1，

步驟2.2.1：如果t_sw,x使能，把它添加到T_SE；

在預(yù)設(shè)的時(shí)間選擇策略中預(yù)先評(píng)估t_sw,x的激活時(shí)間f_sw,x；

添加f_sw,x到F_SE；

步驟2.3：如果T_SE不是空集，

從T_SE中選擇激活時(shí)間f_se,x最小的遷移t_se,x；