[發(fā)明專利]基于改進(jìn)NSGA-Ⅱ求解車間節(jié)能調(diào)度問題的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910739711.3
• 申請(qǐng)日: 2019-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN110543151B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 欒飛;何一新;李曉丹;劉佳;黃珂韻;王辛羽;李濤;劉菁雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科大智能物聯(lián)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 杭州知管通專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33288
• 代理人: 黃華

本發(fā)明公開了一種基于改進(jìn)NSGA?Ⅱ算法求解柔性作業(yè)車間節(jié)能調(diào)度問題的方法，從完工時(shí)間、總延期時(shí)長、設(shè)備總負(fù)荷和系統(tǒng)總能耗四個(gè)方面，給生產(chǎn)企業(yè)提供一種更優(yōu)的調(diào)度方案，首先構(gòu)建柔性作業(yè)車間節(jié)能調(diào)度問題模型；然后采用隨機(jī)方式生成初始種群，并通過快速非支配排序，擁擠度距離計(jì)算以及精英選擇，生成第二代父代種群，并對(duì)其進(jìn)行交叉、變異操作，生成交叉子代種群；并對(duì)其中稀疏解進(jìn)行局部搜索生成局部搜索子代種群；將父代種群、交叉子代種群、局部搜索子代種群合并，得到新種群；對(duì)新種群執(zhí)行相同操作繼續(xù)進(jìn)行更新；最后利用加權(quán)法，從最優(yōu)解集中選出一個(gè)解作為最優(yōu)妥協(xié)解，并輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于作業(yè)調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)NSGA-Ⅱ算法求解柔性作業(yè)車間節(jié)能調(diào)度問題的方法。

背景技術(shù)

在以往的車間生產(chǎn)調(diào)度研究中，大多數(shù)研究人員將完工時(shí)間、機(jī)器負(fù)載率和生產(chǎn)效益等作為優(yōu)化目標(biāo)，而將節(jié)能作為優(yōu)化目標(biāo)還相對(duì)較少，企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展受到一定程度上的滯后，所以，以降低作業(yè)車間能源消耗為優(yōu)化目標(biāo)具有了非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于改進(jìn)NSGA-Ⅱ算法求解柔性作業(yè)車間節(jié)能調(diào)度問題的方法，從完工時(shí)間、總延期時(shí)長、設(shè)備總負(fù)荷和系統(tǒng)總能耗四個(gè)方面，給生產(chǎn)企業(yè)提供一種更優(yōu)的調(diào)度方案。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于改進(jìn)NSGA-Ⅱ算法求解柔性作業(yè)車間節(jié)能調(diào)度問題的方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、構(gòu)建柔性作業(yè)車間節(jié)能調(diào)度問題模型：包括柔性作業(yè)車間節(jié)能調(diào)度問題描述、模型假設(shè)；

步驟2、采用基于自然數(shù)兩段式編碼，兩段式編碼分別為工序碼和設(shè)備碼；采用隨機(jī)方式生成規(guī)模為2N的初始調(diào)度解集，即第一代種群R₁；設(shè)置算法參數(shù)：當(dāng)前迭代次數(shù)t，最大迭代次數(shù)t_max，交叉概率P_N，變異概率P_M；

步驟3、對(duì)初始種群R₁，通過快速非支配排序構(gòu)造非支配解集F₁,F₂...F_i、擁擠度距離計(jì)算以及精英選擇生成第二代父代種群P₂，規(guī)模為N；

步驟4、對(duì)父代種群P₂中的個(gè)體進(jìn)行交叉、變異操作，生成交叉子代種群Q₂；

步驟5、對(duì)父代種群P₂中的所有個(gè)體計(jì)算稀疏度，找出稀疏解S^*，并對(duì)稀疏解S^*執(zhí)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(duì)新種群R₂進(jìn)行快速非支配排序、擁擠度距離計(jì)算以及精英選擇，生產(chǎn)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(zhí)行步驟4；若滿足則執(zhí)行步驟9；

步驟9、利用加權(quán)法，從最優(yōu)解集F₁中選出一個(gè)解作為最優(yōu)妥協(xié)解，并輸出。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中柔性作業(yè)車間節(jié)能調(diào)度問題描述如下：

n個(gè)工件在m臺(tái)設(shè)備上加工，每個(gè)工件有一道或多道工序，每道工序可在不同的設(shè)備上加工，但不同設(shè)備加工同一工序的時(shí)間不同，調(diào)度內(nèi)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(tái)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)最大完工時(shí)間、最小總延期時(shí)長、最小設(shè)備總負(fù)荷和最小系統(tǒng)總能耗；

模型假設(shè)具體如下：