[發明專利]一種基于改進遺傳算法的注塑車間調度方法及系統

有效

• 申請號: 202010899401.0
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111985841B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 張春江;張希肴;魯佳俊;高亮;沈衛明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q10/067;G06N3/126
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明涉及一種基于遺傳算法的注塑車間調度方法及系統，在傳統的遺傳算法上提出了按安數分解的子染色體，后續的交叉、變異和排序過程均采用分區式進化過程，對安數相同的部分進行進化，對安數不同的部分進行隔離，以避免無效的進化過程且更利于后續的分批操作；在訂單分批時，考慮換色換模的時間影響，減少無序的換色造成的大量沖洗時間；并以在交貨期前完成訂單任務為完工標準，避免了因只關注最小化完工時間而造成的設備開機數目和工件分批過多的問題，該方法充分考慮了注塑車間的模具約束、換色順序和設備利用率，提高了調度的效率，可用于解決有限時間內的注塑車間資源調度問題。

技術領域

本發明屬于離散型組合問題的智能優化技術領域，具體涉及一種基于改進遺傳算法的注塑車間調度方法及系統。

背景技術

車間調度是每一個制造商都需要面臨的問題，合理的調度結果會顯著提高生產效率和降低生產成本，從而提高制造商的市場競爭力。

車間調度問題是典型的組合優化問題，常用的解決方法有啟發式算法和元啟發式算法。但由于車間調度問題在現實生活中的數據規模大、耦合性強且計算過程復雜，單純啟發式算法容易陷入局部最優，而單純的元啟發式算法則因隨機搜索花費過多的計算時間，因此不能在實際生產調度中得到令人滿意的運行成果。

有很多學者在車間調度問題上進行了研究。但是，研究帶模具約束車間調度問題的學者并不多，研究注塑車間調度問題的更少，且大多數集中存在同構并行機調度問題。而且在研究帶模具約束的注塑車間調度問題的學者中，僅有部分考慮了換模換色的時間問題，但卻沒有考慮換色順序對換色時間的影響。因此，提供一種更能提高生產效率和經濟效益的注塑車間調度方法是很有必要的。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于改進遺傳算法的注塑車間調度方法及系統，其目的在于實現滿足最小拖期時間的情況下，通過降低換色換模的時間和次數，提高設備利用率，從而實現生產效率和經濟效益的提高。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于改進遺傳算法的注塑車間調度方法，包括如下步驟：

S1：以拖期時間最小為目標，建立注塑車間調度模型和約束條件；并對注塑車間資源信息和改進的遺傳算法的參數進行初始化；

S2：對提交的訂單進行預處理，將訂單中安數、模具、顏色、交貨期均相同的工件劃為一個子訂單；

S3：采用改進的遺傳算法求解所述注塑車間調度模型，具體包括：

S3.1：基于子訂單編號對染色體進行編碼，染色體長度為子訂單數量的總和；

S3.2：按預設規則生成N種包含所有子訂單的排列方式，得到N條染色體，形成初代種群；

S3.3：根據當前可用設備、模具的數量以及前序訂單的特點，對所述N條染色體進行訂單分批；

S3.4：基于分批后的染色體，計算每臺設備的換模時間、換色時間和每個訂單的拖期時間，由此得到每條染色體的適應度；

S3.5：判斷是否達到迭代次數，若是，選擇適應度最大的染色體，并對其進行解碼得到最優調度方案；若否，執行S3.6；

S3.6：對適應度較高的前S個個體進行保留，用輪盤賭方法選擇余下N-S個個體，形成下一代的父代種群；

S3.7：將所述下一代的父代種群中每條染色體按安數拆分為子染色體，形成下一代進化初期子染色體群，其中，每個子染色體中的安數都相同；

S3.8：基于所述下一代進化初期子染色體群，在安數相同的子染色體群中，根據交叉概率Rc，選取子染色體進行交叉，產生新的子染色體，形成下一代進化中期子染色體群；