[發明專利]一種知識驅動的柔性離散制造生產調度優化方法

有效

• 申請號: 202110772662.0
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113467399B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王磊;聞婧;唐紅濤;張偉;艾孜買提·依明江
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.基于知識驅動的柔性離散制造生產調度優化方法，其特征在于：基于以下目標函數和約束條件:

目標成本函數為：

根據時間執行窗口TEW機制，需要劃分開始熔煉的工序的時間周期；如式(1)所示，C_id是J_i的先前熔煉工序的完成時間，“ceil”表示取整；

要確定以最短完工時間為目標的調度結果；問題的數學公式描述如下:

其約束條件為：

不等式(3)表示啟動時間O_ij與完成時間O_ij之間的約束關系；不等式(4)保證開始時間O_i(j+1)必須不小于完成時間O_ij；不等式(3)和(4)保證了作業i的工序順序約束；

S_ij+X_ijk×P_ijk≤C_ij；i∈{1,2…,n}；j∈{1,2…,N_i}；k∈M_ij；(3)

C_ij≤S_i(j+1)；i∈{1,2…,n}；j∈{1,2…,N_i-1}；(4)

式(5)表示該工序在同一時間只能被同一資源加工；此外，這意味著每道工序只能從候選資源集中選擇一個資源；

；

式(6)保證每個任務對于每個批工序只能分配到一個批計劃中；

；

約束(7)表示每種資源只能加工一道特定的工序；M_il表示工序O_il的候選資源集；

；

不等式(8)和式(9)表明，特殊工序必須在特定的時間段內進行加工，這代表了TEW機制；其中，由式(1)計算出的D_i表示作業i的時間段，j＝s表示作業O_ij，其中a為特定時間段內需要處理的特定工序；

V_ijk×S_ij≥(D_i×24)+15；i∈{1,2…,n}；j＝s；k∈M_ij； (8)

V_ijk×S_ij+P_ijk≤(D_i×24)+23；i∈{1,2…,n}；j＝s；k∈M_ij；(9)

不等式(10)指定批處理中作業的總權重不能超過資源總量；

；

具體包括:

步驟1、初始化參數后，采用了三種種群初始化策略進行粒子初始化，包括最短加工時間策略、剩余作業時間最長策略、隨機初始化策略；

步驟2、編碼與解碼，采用將連續粒子位置映射到作業離散調度的編碼方法；在FCJSP柔性鑄造車間調度問題中，每個粒子由兩部分序列組成：O序列和R序列；O序列定義為工序的序列，R序列定義為每道工序的資源選擇；

步驟3、PSO用于全局搜索，采用連續和離散更新策略，以提高串行混合模式下的全局搜索能力；連續部分引入時變壓縮因子以保證收斂穩定性；離散部分采用了保持序交叉，并設計了一種基于過程的資源交叉方法來提高搜索效率；

步驟4、基于知識驅動的局部禁忌搜索，具體包括：

步驟4.1定義禁忌搜索：選擇歷史極值gbest,作為TS的高質量解決方案的初始解；

步驟4.2基于知識驅動的局部搜索，將鄰域結構i的經驗可能性初始化為P_NSi(0)＝1/TN；TN是鄰域結構的總數；在每一代中，利用鄰域結構生成解構造的基于知識的經驗更新可能性，如下所示:

其中NSⁱ是鄰域結構i的經驗，即使用鄰域結構i對當前解決方案進行改進的次數。

2.根據權利要求1所述的基于知識驅動的柔性離散制造生產調度優化方法，其特征在于：對模型的環境定義如下：

(1)將機器設備、加工組、工人統稱為加工資源；

(2)在0時刻，所有作業被發布，所有機器都可用；0時刻是第一天的8點；

(3)加工一旦開始就不能中斷；

(4)同一作業的工序有先后順序，但不同作業之間的工序沒有優先級之分；

(5)將相鄰兩道工序之間的搬運時間和啟動時間合并到加工時間中。