[發明專利]一種云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法

有效

• 申請號: 201910666241.2
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110414826B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 張文宇;丁捷頻;王衍;張帥;熊志英
• 申請（專利權）人: 浙江財經大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04;G06N3/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊天嬌

本發明公開了一種云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法，云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法面向服務供應方和服務使用方，用于優化服務供應方和服務使用方之間的任務調度，云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法包括：建立基于時間、成本和可靠性的適應度函數；根據所述適應度函數，建立基于適應度、魯棒性和穩定性的多任務前攝性調度目標函數；采用GA算法求解所述多任務前攝性調度目標函數。本發明考慮服務中斷問題，結合多目標進行優化，在保證種群多樣性的同時避免目標函數優化過程中過早收斂，從而獲得更加強健且穩定的調度方案。

技術領域

本申請屬于云制造領域，具體涉及一種云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法。

背景技術

云制造(cloud manufacturing，CMfg)是一種新興的面向服務的制造模式，由制造網格、敏捷制造、虛擬制造等先進制造模式發展而來。云制造結合了云計算、物聯網、人工智能、信息化技術、面向服務技術等不同類型的先進技術，以實現全球分布式制造資源的大規模共享和按需使用。通過將制造服務匹配到特定任務來實現定制服務供應，對柔性多任務調度是至關重要的。

CMfg系統能虛擬化制造資源并將其封裝為制造服務，以支持不同客戶的定制需求。CMfg系統的關鍵特點是能夠同時響應多個個性化制造任務。與典型制造系統中的柔性作業車間調度問題相比，CMfg系統中的柔性多任務調度問題具有以下四個特點：首先，大規模定制環境下的制造需求是多樣化的。其次，由不同分布式服務供應商提供的相同類型的服務具有不同的服務能力。再次，評估服務性能的指標不僅僅局限于時間，其具有多樣化的特點，如時間、成本和可靠性等。最后，CMfg系統中的服務具有高度的不確定性，因為所有服務都可以自由地加入或退出CMfg系統。

近年來，CMfg環境下的柔性多任務調度問題引起了學者的廣泛關注。柔性多任務調度問題包括任務分配和任務排序兩個子問題：通過任務分配為每個子任務分配制造服務，并對由同一服務實現的不同子任務進行排序，以獲得近似最優的調度方案。柔性多任務調度問題是NP-hard問題。一般來說，調度問題的所有參數都是提前確定的。然而，這一假設在不確定情況下不成立。在真實的制造環境中，制造過程中可能會出現許多不確定情況。不確定性是信息不精確的一種形式。對于服務供應商來說，其服務可以動態地進入或退出CMfg系統，從而導致服務在某一段時間內不可用。對于客戶來說，可以隨時提交制造任務并對此進行調度，從而導致緊急任務到達和意外任務到達等問題。

解決調度問題有兩種方法：確定性調度方法和前攝性調度方法。對于確定性調度方法，制造過程將完全按照計劃執行，潛在的不確定性將被忽略。該方法的目標是優化解的適應度，包括最小化時間、最小化成本和最大化可靠性。然而，在真實的制造環境中，簡單的確定性調度方法得到的調度方案是脆弱的，其難以靈活應對不確定性。前攝性調度方法考慮魯棒性和穩定性來應對不確定情況。根據歷史制造記錄，可以得到包括中斷次數、中斷時間和中斷持續時間在內的服務中斷信息。最壞的情況就是所有預計的服務中斷都實際發生了。一個強健且穩定的調度方案是可以應對最壞情況的。顯然，前攝性調度方案比確定性調度方案更有效、更實用。

但是，現有的前攝性調度方法往往考慮的目標單一，優化方法得到的種群的多樣性較弱，并且在目標函數優化過程中過早收斂，難以得到較優的調度方案。因此需要一種更加完善的調度方案來解決上述不足。

發明內容

本申請的目的在于提供一種云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法，考慮服務中斷問題，結合多目標進行優化，在保證種群多樣性的同時避免目標函數優化過程中過早收斂，從而獲得更加強健且穩定的調度方案。

為實現上述目的，本申請所采取的技術方案為：

一種云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法，所述云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法面向服務供應方和服務使用方，用于優化服務供應方和服務使用方之間的任務調度，所述云制造環境下柔性多任務前攝性調度優化方法包括：

步驟1、建立基于時間、成本和可靠性的適應度函數；