[發明專利]一種機械制造自動化生產過程的優化調度方法

在審

• 申請號: 201811029456.5
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN108873850A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 錢斌;姚友杰;胡蓉
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種機械制造自動化生產過程的優化調度方法，本發明首先，依據算法步驟得到的“歷史最優個體”更新下一代種群，這樣能夠更好的引導算法的全局搜索；在種群的更新過程中，采用正弦和余弦的更新公式不斷更新個體和種群，并采取保優策略，能夠有效的保留優良解中的信息；在新種群生成后，對種群中的較優個體進行基于“Inverse”和“Insert”局部搜索操作，其中“Inverse”操作對當前的解鄰域進行擾動，有利于算法跳出局部最優；同時結合高效的“Insert”操作對當前解進行更深層次的挖掘，提高解的質量。本發明所提出的基于正弦余弦算法的優化調度方案可以有效的的求解機械制造自動化生產過程的調度問題。

技術領域

本發明涉及一種機械制造自動化生產過程的優化調度方法，屬于生產車間智能優化調度領域。

背景技術

機械制造是我國國民經濟的重要支柱，隨著社會的發展與科技的進步，現代制造業正在改變人類的生產方式、企業管理模型乃至社會的文化發展。特別對于我國“制造大國”的地位，機械制造自動化生產在我國機械制造中顯得尤為重要。機械制造的自動化生產，是將自動化技術應用到機械制造中，實現對產品的連續自動生產，加快產品的加工變換和流動速度，節約人力資源。隨著我國機械制造業的快速發展，自動化生產的應用越來越普遍。并且伴隨著市場競爭的日趨激烈，如何有效地提高機械制造自動化生產過程中各環節的效率，是提高企業經濟效益和市場競爭力的關鍵。

在機械制造中，對產品機械加工的自動化生產線往往由多臺加工設備構成，所有的產品都需在自動化生產線上進行加工制造，但根據客戶或企業的要求，不同的產品在對應機器上的加工時間不同。一般而言，根據自動化生產線“零緩沖區”的特性，產品在某臺機器上加工完成后，當下個加工操作所需機器未準備就緒時(處于加工狀態或阻塞狀態)，會導致該工件阻塞在當前機器上，形成阻塞狀態。另外，由于一個機器上一次只能加工一個工件，所以阻塞狀態的機器仍屬于未準備就緒狀態，進而影響下一個產品的加工。這種問題屬于典型的阻塞流水線調度問題。

發明內容

本發明提供了一種機械制造自動化生產過程的優化調度方法，以用于解決在較短時間內獲得機械制造自動化生產線的優良解的調度問題。

本發明的技術方案是：一種機械制造自動化生產過程的優化調度方法，通過確定機械制造自動化生產過程的調度模型和優化目標，并使用基于正弦余弦算法的優化調度方法對優化目標進行優化；其中調度模型依據每臺加工設備上所加工工件的最大完工時間來建立，優化目標為最小化最大完工時間C_max(π)：

式中，加工設備數為m，每個工件i∈(1,2,…,n)需要在m臺設備上加工，每個工件在設備上的加工順序相同，每臺設備上的被加工工件的順序相同；任何時候，每臺設備僅能加工一個工件且一旦開始加工便不能被其他工件搶占；一個工件在某一時刻只能在一臺設備上加工；工件在一臺設備上加工完后，將在下一臺設備可用之前阻塞在當前設備上；π＝[π₁，π₂，…，π_n]為待加工的n個工件的排列，該排列中的工件根據從左往右的規則分配到個加工設備上加工，π_i∈(1,2,…,n)；為工件π_i在設備j上的離開時間，為工件π_i在第一臺設備上的開始加工時間；為工件π_i在設備j上加工時間，自動化生產線具有“零緩沖”的特征，即工件在被加工完成后，會阻塞在當前機器上直到下臺設備可用為止；優化目標為所有待加工工件排序的集合中找到一個π，使得最大完工時間C_max(π)最小。

所述基于正弦余弦算法的優化調度方法具體為：