[發明專利]一種考慮起重機運輸過程的柔性車間調度優化方法及系統

在審

• 申請號: 202011103049.1
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112286149A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 杜宇;李俊青
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發明公開了一種考慮起重機運輸過程的柔性車間調度優化方法及系統，其技術方案為：包括獲取柔性車間的參數，所述參數包括目標工廠中的機器數量、工件數量、每個工件對應的加工工序、每個工序對應的加工機器、工件的加工時間、起重機的位置坐標；基于柔性車間的參數，構建柔性車間調度模型；所述柔性車間調度模型以最大完工時間和總能耗的最小化為目標；基于分布估計和變鄰域搜索的混合算法對柔性車間調度模型進行求解，求解后輸出柔性車間調度方案；其中，柔性車間調度模型的輸出解中所有個體解都根據適應度值的遞增順序排列。本發明提出了分布估計和變鄰域搜索的混合算法來解決柔性車間調度問題，從而提高了工廠生產效率。

技術領域

本發明涉及生產調度技術領域，尤其涉及一種考慮起重機運輸過程的柔性車間調度優化方法及系統。

背景技術

柔性車間調度問題(FJSP)是經典的車間調度問題的延伸，FJSP允許每一個工序被眾多可加工機器中的一個加工。FJSP被用來解決生產制造方面的問題，涉及領域有化工材料制造、裝備制造、手機裝配、半導體制造等。在FJSP中，逐漸發展起來了針對解決單目標FJSP和多目標FJSP的技術。對于單目標的FJSP算法，makespan經常被用來當做優化目標。對于多目標的FJSP，優化目標包括makespan、延遲、能耗、加工負荷等，相比單目標的FJSP要更加豐富。然而，現有技術對柔性車間調度問題的研究沒有將起重機運輸考慮在內。

在調度問題的應用過程中，不可忽略工件的運輸過程，尤其是在時間和能耗優化問題中。對于帶起重機的調度問題，現有技術中提出了包括局部搜索策略的TS算法來解決單個運輸機器人的車間調度問題、針對柔性流水車間調度問題提出了混合線性規劃模型(MI LP)、將機器間的運輸次數考慮進FJSP，利用混合的帝國競爭算法(ICA)和以SA為基礎的局部搜索算法解決FJSP等，對于上述大部分的研究，較大規模算例的求解算法較少，且沒有考慮到工件的重量。

FJSP的應用要求模型的高精度，在這個過程中，工件的重量需要被考慮。因此，起重機運輸過程中的能量消耗和時間消耗不可被忽略，在FJSPC中，兩個問題需要解決：工序排序問題和機器分配問題。FJSP是一個NP難問題，FJSPC因為考慮了起重機的運輸問題帶來了更多的計算復雜性，因此FJSPC也是一個NP難問題，這就造成了工廠生產效率不能滿足要求的問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種考慮起重機運輸過程的柔性車間調度優化方法及系統，提出了分布估計和變鄰域搜索的混合算法來解決柔性車間調度問題，從而提高了工廠生產效率。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了一種考慮起重機運輸過程的柔性車間調度優化方法，包括：

獲取柔性車間的參數，所述參數包括目標工廠中的機器數量、工件數量、每個工件對應的加工工序、每個工序對應的加工機器、工件的加工時間、起重機的位置坐標；

基于柔性車間的參數，構建柔性車間調度模型；所述柔性車間調度模型以最大完工時間和總能耗的最小化為目標；

基于分布估計和變鄰域搜索的混合算法對柔性車間調度模型進行求解，求解后輸出柔性車間調度方案；其中，柔性車間調度模型的輸出解中所有個體解都根據適應度值的遞增順序排列。

作為進一步的實現方式，所述柔性車間調度模型滿足以下約束條件：

所有工件在初始時刻均可加工，且所有機器準備就緒；起重機和機器一旦進入工作狀態，在工作過程中不可中斷；所有工序只能由一臺機器加工，一臺機器不能同時加工多個工件；起重機不能同時搬運多個工件，起重機的初始位置位于目標工廠第一個工序的加工機器位置，所有工件第一個加工工序不需要起重機搬運；任一工序的加工位置與其前序加工位置相同時，此工序不需要起重機搬運；總能耗包括機器加工過程的能耗和起重機運輸過程的能耗。