[發明專利]一種動態策略的差分進化柔性車間優化調度方法

在審

• 申請號: 201710683897.6
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107704985A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 張貴軍;王文;周曉根;王柳靜
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06N3/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明涉及一種柔性車間、智能制造、差分進化算法、優化調度領域，尤其涉及的是一種動態策略的差分進化柔性車間優化調度方法。

背景技術

當前，世界范圍內掀起了發展智能制造為核心的工業4.0浪潮，我國順應科技變革，提出了“中國制造”的發展目標來實現制造業智能制造，最終實現制造業數字化、網絡化、智能化。這意味著：傳統大批量、少品種的流水線生產的單一化生產模式將不再符合當今制造業的發展理念。此外，隨著社會進步和人們生活水平的提高，市場需求從相對穩定型逐步轉向動態多變型。市場需求和企業生產特點表現為：市場的競爭日趨激烈并帶有多變性和不可預測性、產品更新周期日益加快、顧客對產品需求更多樣化以致產品的需求傾向顧客化。在這種競爭激烈的市場環境下，企業生存和具備競爭力與否取決于企業能否具有在較短的開發周期內，生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力，以期用最短的生產周期對市場需求變化作出響應，并使包括廠房、設備及人力在內的資源得到最有效地利用，達到企業生產經營能力整體優化的目的。可見，柔性制造開始在制造系統中占有越來越重要的位置。制造業的發展水平是國民經濟實力的重要體現，隨著智能制造不斷推進，以多品種、小批量生產方式為主的柔性制造系統(Flexible Manufacturing System，FMS)逐步進入人們視野，其中車間優化調度作為柔性制造生產計劃的關鍵技術和核心內容，在提高生產效率，降低生產成本等方面起到了至關重要的作用。柔性作業車間排產問題(Flexible Job Shop Scheduling Problem，FJSP)是傳統作業車間排產問題的一個擴展，它允許一個操作能被一個給定集合中的任何一臺機器處理；因為有額外的機器的分配，它比作業車間排產問題更復雜。

差分進化算法(DE)是一種新興的進化計算技術。差分進化算法是一種模擬生物進化的隨機模型，通過反復迭代，使得那些適應環境的個體被保存了下來。同時，DE特有的記憶能力使其可以動態跟蹤當前的搜索情況，以調整其搜索策略，具有較強的全局收斂能力和魯棒性，且不需要借助問題的特征信息，適于求解一些利用常規的數學規劃方法所無法求解的復雜環境中的優化問題。車間的排產問題(Job Shop Scheduling Problem，JSP)一般是指如何在有限的生產資源和設備約束條件下，安排出有效合理的生產工序和加工的設備，使得預設目標最優；該問題通常是多約束、多目標、隨機不確定的。然而現在大多柔性車間優化調度方法求解速度慢且可靠性低，難以找到最優排產方式。

因此，現有柔性車間優化調度方式存在不足，需要改進。

發明內容

為了克服現有柔性車間優化調度方式的求解速度慢且可靠性低、難以找到最優排產方式，本發明提供了一種基于種群中個體擁擠度來劃分算法階段、進而選擇相應的變異策略的差分進化柔性車間優化調度方法。

本發明解決其技術問題采用的技術方法是：

一種動態策略的差分進化柔性車間優化調度方法，所述方法包括以下步驟：

A1、將柔性車間生產排產問題轉化為數學公式描述；對n種工件在m臺機器上加工，每種工件包含n_i道工序；所需優化的目標函數為：

f(x)＝min(maxC_i)

其中，C_i表示工件i完成加工的時間；i表示工件序號，i＝1,2,3,…,n；j表示工件的工序，j＝1,2,3,…,n_i；k表示機器的序號，k＝1,2,3,…,m；P_ijk為工件i的第j道工序在機器k上的加工時間，P_abk為工件a的第b道工序在機器k上的加工時間，a＝1,2,3,...,n，b＝1,2,3,...,n_i；X_ijk表示工件i的第j道工序在機器k上加工；X_i(j-1)l表示工件i的第j道工序的前一道工序在機器l上加工，l＝1,2,3,...,m；R_ijegk表示工件i的第j道工序e的第g道工序在同一臺機器k上加工，且工序j先與工序g，第j道工序在機器k上的加工時間，e＝1,2,3,...,n_i，g＝1,2,3,...,n_i；C_ijk為工件i的第j道工序在機器k上的完成時間，C_abk為工件a的第b道工序在機器k上的完成時間；