[發明專利]基于改進NSGA-Ⅱ求解車間節能調度問題的方法

有效

• 申請號: 201910739711.3
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110543151B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 欒飛;何一新;李曉丹;劉佳;黃珂韻;王辛羽;李濤;劉菁雪
• 申請（專利權）人: 科大智能物聯技術有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 杭州知管通專利代理事務所(普通合伙) 33288
• 代理人: 黃華

1.基于改進NSGA-Ⅱ算法求解柔性作業車間節能調度問題的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1、構建柔性作業車間節能調度問題模型：包括柔性作業車間節能調度問題描述、模型假設；

所述步驟1中柔性作業車間節能調度問題描述如下：

n個工件在m臺設備上加工，每個工件有一道或多道工序，每道工序可在不同的設備上加工，但不同設備加工同一工序的時間不同，調度內容即是在滿足約束條件的前提下，將工件的各道工序合理地安排給各臺設備，以實現最大完工時間、最小總延期時長、最小設備總負荷和最小系統總能耗；

模型假設具體如下：

一臺設備一次只能加工一個工件；

設備開始加工中途不可停止；

同一工件的工序加工有先后之分，即后道工序只有在前道工序加工完才可以加工；

不同工件沒有先后約束；

設備空閑時不停機；

設備加工前的準備時間以及加工過程中工件的裝載和卸載時間均不考慮；

包括設備故障、任務加急在內的緊急情況均不考慮；

步驟1中柔性作業車間節能調度問題模型構建具體如下：

J_i表示工件i的總工序數；表示工件i的完工時間；n表示工件總數；T_i表示工件i的交貨期；t_ijk表示工件i的第j道工序在設備k上的加工時間；x_ijk為0-1變量，如果工件i的第j道工序在設備k上的加工，則x_ijk＝1，否則x_ijk＝0；M表示車間單位時間的固定能耗；λ_k表示設備k加工時單位時間的平均能耗；CT_k表示設備k的完工時間；θ_k表示設備k空載時單位時間的平均能耗；α表示車間內工件的轉移能耗；Z表示車間工件的轉移次數；

目標函數構建 如下：

其中，公式(1-1)表示最大完工時間最小的目標函數；公式(1-2)表示總延期時長最小的目標函數；公式(1-3)表示設備總負荷最小的目標函數；公式(1-4)表示系統總能耗最小的目標函數，系統總能耗又包括固定能耗、加工能耗、空載能耗以及轉移能耗

步驟2、采用基于自然數兩段式編碼，兩段式編碼分別為工序碼和設備碼；采用隨機方式生成規模為2N的初始調度解集，即第一代種群R₁；設置算法參數：當前迭代次數t，最大迭代次數t_max，交叉概率P_N，變異概率P_M；

步驟3、對初始種群R₁，通過快速非支配排序構造非支配解集F₁,F₂...F_i、擁擠度距離計算以及精英選擇生成第二代父代種群P₂，規模為N；

步驟4、對父代種群P₂中的個體進行交叉、變異操作，生成交叉子代種群Q₂；

步驟5、對父代種群P₂中的所有個體計算稀疏度，找出稀疏解S^*，并對稀疏解S^*執行局部搜索操作，從而生成局部搜索子代種群G₂；

步驟6、將父代種群P₂、交叉子代種群Q₂、局部搜索子代種群G₂合并，得到新種群R₂；

步驟7、對新種群R₂進行快速非支配排序、擁擠度距離計算以及精英選擇，生產下一代父代種群P₃；

步驟8、判斷是否滿足終止條件，若不滿足，則執行步驟4；若滿足則執行步驟9；

步驟9、利用加權法，從解集F₁中選出一個解作為最優妥協解，并輸出。