[發明專利]一種柔性作業車間帶準備工序的自適應分批調度方法

在審

• 申請號: 202011616212.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112668789A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 宋豫川;楊云帆;雷琦;郭偉飛;柳冬
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04;G06N3/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明公開了一種柔性作業車間帶準備工序的自適應分批調度方法，其將分批問題與柔性作業車間調度問題同時考慮，在遺傳算法迭代處理過程中，通過內循環借助動態調整貪婪解碼對作業過程的作業工序調度方式進行調整和優化，并以調度優化結果作為自適應分批的依據，通過外循環借助自適應分批策略對作業過程的批次、批量劃分方式進行調整和優化，從而實現了分批問題與柔性作業車間調度問題的同時優化，能夠有效增加加工設備間隙時段的利用率、提高遺傳算法的求解質量，并解決了分批中存在的搜索空間大、效率低等問題，對于求解考慮準備工序與不等批次、批量的柔性作業車間分批調度問題具有可行性與有效性，能夠優化其分批調度的效率。

技術領域

本發明涉及任務調度技術領域，具體涉及一種柔性作業車間帶準備工序的自適應分批調度方法。

背景技術

在用戶定制化與市場多元化的背景下，多品種小批量生產模式應運而生并得以迅速發展。柔性作業車間調度問題(Flexible Job-shop Scheduling Problem,FJSP)是實際生產中的一類具有NP-hard特性的組合優化問題，其將工件處理為整批進行生產，故很難適應當前生產模式。批量生產將整批工件劃分為若干批次，各批次在不同應用場合可按照等量一致或不等量一致策略進行批量劃分。分批對于縮短完工時間、促進企業生產資源合理分配、提高生產效率有著重要意義。由于傳統的大批量流動柔性作業車間分批調度問題(Flexible Job-shop Scheduling Problem with Lot Streaming,FJSP-LS)不考慮工件裝夾等準備工序或將準備工序與加工工序合并。而在實際生產中，隨著批次的增加，完成準備工序的時間會隨之增加。同時若同種工件不同批次的同道工序在同一加工設備上先后加工，中途無需更換夾具，即可省去后道準備工序的時間，實現連續加工，因此有必要在FJSP-LS中引入準備工序。考慮準備工序與不等批次、批量的FJSP-LS作為FJSP的拓展，包含批次、批量劃分與FJSP兩個子問題，在同時引入不等批次、批量以及準備工序后，極大提升了問題復雜度并拓展了搜索空間，同時也更加貼近多品種小批量的生產模式，因此具有重要的理論價值與工程意義。

近年來，國內外學者針對FJSP-LS開展了大量研究，多采用線性規劃、約束規劃以及元啟發式算法進行求解。目前針對同時考慮準備工序與不等批次、批量的FJSP-LS的研究相對較少，尤其體現在對于分批策略、分批與調度問題同時優化等方面的研究不足，高效可行的算法亟待提出。鑒于遺傳算法操作簡單、通用性強且有良好的魯棒性，本發明在遺傳算法的基礎上提出了一種基于動態調整貪婪解碼的柔性作業車間帶準備工序的自適應分批調度方法。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明要解決的技術問題是如何提供一種柔性作業車間帶準備工序的自適應分批調度方法的解決新方案，以有效實現針對柔性作業車間帶準備工序的作業過程的分批調度方案求解，優化對柔性作業車間帶準備工序的作業過程進行分批調度的效率。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種柔性作業車間帶準備工序的自適應分批調度方法，包括如下步驟：

獲取柔性作業車間帶準備工序的作業過程的分批調度任務參數；

按照預設定的初始分批策略，根據所述分批調度任務參數對作業過程中的每個作業工序分別進行染色體編碼處理形成遺傳算法的基因，從而由作業過程中各作業工序各自對應的基因的集合構成遺傳算法的一個染色體；根據預設定的種群規模N分別按照初始分批策略生成N個染色體，組成遺傳算法的染色體群組，每個染色體對應一種分批調度方案；

采用遺傳算法對染色體群組進行交叉、變異迭代處理，在迭代過程中對染色體種群中各染色體進行動態調整貪婪解碼，并采用自適應分批策略對染色體群組進行批次、批量更新劃分，通過遺傳算法迭代選擇出最優染色體對應的分批調度方案；

根據獲得染色體對應的分批調度方案對柔性作業車間帶準備工序的作業過程進行分批調度。