[发明专利]基于不等量二分法的开放车间调度问题关键操作识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及开放车间中关键操作识别问题，具体为一种基于不等量二分法的开放车间调度问题关键操作识别方法。

背景技术

开放车间的定义可描述为：给定n个工件的工件集合J＝{1,2,...,n}，具有m个机器的机器集合M＝{1,2,...,m}，定义工件在一个机器上加工称为一道工序，则工件的工序之间无顺序约束。任意时刻，任意工件i∈J同时最多只能在一个机器进行加工，任意机器j∈M同一时间只能加工一个工件，此类问题属于开放车间调度问题（Open-shop Scheduling Problem,OSP）。

关键操作指的是对整个开放车间调度方案影响最大的操作，关键操作包含关键工件、关键工序和关键机器，标记关键操作集合为O^*，关键工件集合为J^*，关键机器集合为M^*，关键工序集合为P^*，则有O^*＝{J^*,M^*,P^*}。

OSP的显著特点是工件、机器、工序之间无顺序约束，即彼此独立。这一方面使得问题有较大的优化空间，另一方面也使解空间规模呈几何指数增长，给求解带来困难。当前主流的做法是对问题进行编码，然后利用优化算法迭代寻找最优的解决方案。但是，如前所述，由于解空间的规模巨大，“漫无目的”的“被动寻找”，不仅效率低下，而且解的质量没有保障。

发明内容

要解决的技术问题

为解决传统方法对优化方案“被动寻找”的不足之处，本发明提出了一种基于不等量二分法的开放车间调度问题关键操作识别方法，该方法“主动利用”OSP无顺序约束的特点，深入挖掘优化方案的背后信息，能够快速识别OSP中的关键操作，加快了问题求解速度，有助于提高求解质量。

技术方案

本发明的主要步骤包括：问题编码；对初始编码方案进行解码；参数初始化；二分法“中点”位置确定；邻域搜索；方案解码；参数更新；得到关键工件和关键工序；输出最终结果。

本发明的技术方案为：

所述一种基于不等量二分法的开放车间调度问题关键操作识别方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：问题编码：对开放车间调度问题采用基于操作的整数编码，得到编码序列I₀＝{g₁,g₂,...,g_N}，其中N是I₀中包含的基因个数，g_j是I₀的第j个基因，j为基因在编码序列I₀中的位置编号，基因所表示的整数值对应实际调度问题中的一个工件编号，某个整数值在I₀中按从左向右顺序出现的次数表示该整数值对应工件的工序数；

步骤2：对编码序列I₀进行活动解码运算，得到编码序列I₀对应的总的完工时间V₀和编码序列I₀对应的生产方案S₀；

步骤3：参数初始化：迭代次数sd初始值为1，邻域搜索左边界pos_L初始值为1，邻域搜索右边界pos_R初始值为N；

步骤4：采用以下步骤产生区间[pos_L+1,pos_R-1]内的随机整数mid：

步骤4.1：产生区间[0,1]内的随机实数r；

步骤4.2：产生区间[pos_L+1,pos_R-1]内的随机实数tmid：

tmid＝r×[(pos_R-1)-(pos_L+1)]+(pos_L+1)；

步骤4.3：对步骤4.2得到的随机实数tmid进行取整运算，得到区间[pos_L+1,pos_R-1]内的随机整数mid；

步骤5：对编码序列I₀中位置编号对应区间[pos_L，mid]的所有基因利用洗牌算法随机重排，得到重排后的编码序列I_L；对编码序列I₀中位置编号对应区间[mid，pos_R]的所有基因利用洗牌算法随机重排，得到重排后的编码序列I_R；