[發明專利]一種兩層制造車間自動導引車和電梯聯合調度方法

有效

• 申請號: 202210001887.0
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114355854B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 曹立佳;劉洋;王霖;王國慶;耿創;徐偉洪
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 合肥左心專利代理事務所(普通合伙) 34152
• 代理人: 王偉

1.一種兩層制造車間自動導引車和電梯聯合調度方法，其特征在于，包括以下算法步驟：

S1、將兩層制造車間中設置為上層中的10個工位(Ω₁,Ω₂,L,Ω₁₀)和下層中的8個工位(M₁,M₂,L,M₈)，兩個樓層之間由電梯進行傳送，上層和下層的工位之間由自動導引車進行轉運，每個工位都有一個用于物料或產品裝卸操作的自動導引車停靠區域，電梯在每一層有一個等待區域,當電梯和自動導引車為處在相同的樓層時，自動導引車可以直接進行進入電梯并由電梯傳送至另一個樓層；但是當電梯和自動導引車處在不同的樓層時，自動導引車需要在等待區域等待電梯空載運行至與自動導引車相同的樓層后才可以進行傳送自動導引車的操作；

S2、采用第三代非支配排序遺傳算法(NSGA-III)來求解電梯和自動導引車聯合調度多目標優化問題，并為算法設計了四鏈式染色體編碼和解碼、合適的種群初始化方法和適宜的遺傳操作算子；

S3、提出四鏈式染色體編碼來表征待優化的任務序列，第一條鏈是任務鏈(Job)，所有的任務在這條染色體鏈上被排序，代表任務被執行的順序；第二條染色體鏈是自動導引車(AGV)鏈，旨在于為對應的每個任務分配一臺自動導引車，第三條和第四條染色體鏈分別是自動導引車下行(Down)和上行(Up)時選擇的電梯；

S4、為了得到每臺自動導引車的作業任務和順序，需要對四鏈式染色體編碼進行解碼，解碼的步驟是：

將染色體鏈沿豎直方向切割開，形成(8,4,3,1)，(5,2,1,2)形式的四元組依次排列；

將自動導引車的編碼序號相同的四元組依次排列在一起，形成與自動導引車數量和序號相同的子鏈；

上述的每一條子鏈即是每臺自動導引車對應的任務，并且子鏈上任務的順序即是自動導引車執行每一個任務的順序。

2.根據權利要求1所述的一種兩層制造車間自動導引車和電梯聯合調度方法，其特征在于,由于每一個任務有且只有一個任務編號，故在種群中每個任務的編號必須唯一，且每個任務都必須出現在任務鏈中，采用對隨機數進行排序的方法，生成初始任務鏈，其他三條鏈均采用均勻分布隨機整數生成初始種群。

3.根據權利要求1所述的一種兩層制造車間自動導引車和電梯聯合調度方法，其特征在于，為保證任務鏈中的任務編號的唯一性將不會被破壞，IPOX交叉被用來解決這個問題，假設P1和P2是父代染色體鏈，O1和O2是子代染色體鏈，該交叉方法的步驟是：

將染色體中所有編碼分成兩個集合，即J1和J2，把P1中的J1復制到O1中相同的位置，同理，把P2中J2復制到O2中相同位置；

把P2中的J2依次復制到O1中，把P1中的J1依次復制到O2中；

在其他三條鏈中采用MPX交叉，首先在染色體鏈中選擇一組位置p，然后將P1和P2中這些位置上的染色體編碼進行交換，其他位置的染色體編碼保持不變，得到子代染色體編碼O1和O2。

4.根據權利要求1所述的一種兩層制造車間自動導引車和電梯聯合調度方法，其特征在于，為保證進行變異操作時不會破壞任務鏈中任務編號的唯一性，插入變異算子被用來保持任務編號的唯一性，該變異方法的步驟是：

在父代染色體鏈P1中隨機選擇兩個位置p1和p2(p1p2)，將p2位置染色體編碼取出并插入到p1所在位置；

從p1開始的染色體編碼依次向后移動一位，獲得子代染色體O1；

其他三條染色體采用多點變異，其步驟是：在父代染色體鏈P1中隨機選擇一組位置p，然后將這一組位置上的染色體編碼進行單點變異操作。