[发明专利]一种基于瓶颈设备分解的大规模作业车间调度方法

权利要求书

1.一种基于瓶颈设备分解的大规模作业车间调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)数据采集：采集待调度大规模作业车间生产相关数据；建立调度问题对应的数学规划模型；

(2)基于关键路径法进行瓶颈设备的识别；

(3)对瓶颈设备和非瓶颈设备进行分类编码：对于瓶颈设备，采用基于工序编码的方式，细化到待调度的每一个瓶颈工序；对非瓶颈设备采用基于分派规则的编码方式，一台机器仅占用一个基因位；

(4)按照步骤(3)所述编码方式生成染色体初始种群；

(5)对染色体种群进行交叉和变异操作；

(6)对步骤（5）进行变异操作后形成的染色体种群进行免疫操作；

(7)对免疫操作结束后种群中所有染色体进行解码和适应度计算，选择种群中适应度值最高的染色体，并将该染色体保存为当代最佳染色体，该染色体的适应度值保存为当代最佳适应度值；

(8)判断当代最佳适应度值是否大于算法最优适应度值，若是，则将算法的最优染色体及最优适应度值更新为当代最佳染色体及当代最佳适应度值，然后进入步骤（9）；若否，直接进入步骤（9）；

(9)判断算法最优适应度值在连续多代内是否有改进，如果没有，转入步骤（10）；否则，判断算法迭代代数是否到达最大允许迭代代数，如果是，进入步骤（10），如果否，通过轮盘赌选择策略从免疫操作结束后种群中选择若干适应度值最高的染色体，作为下一代初始种群进入步骤（5）重新进行算法的下一次迭代；

(10)对算法的最优染色体进行解码，获得调度指令，应用该调度指令对待调度的大规模车间进行作业调度。

2.根据权利要求1所述的一种基于瓶颈设备分解的大规模作业车间调度方法，其特征在于，步骤（1）中，所述生产相关数据包括：设备数、工件数、各工件的加工工序、各工序的加工时间，以及工序间加工顺序、设备加工能力、作业目标约束条件信息；所述大规模作业车间是指机床数≥20，工件数≥50的车间；

大规模作业车间有n个工件需要在m台设备上加工，工件i包含N_i道工序，i=1…n，各工序之间有工艺的先后顺序约束，且在每台设备j上最多加工一次，j=1…m，N_i≤m；O_i,j表示工件i在设备j上的加工工序，p_i,j表示工序O_i,j的加工时间，t_i,k表示工序O_i,j的开工时间；调度任务是在m台设备上安排n个工件的加工，确定各设备上各工序的加工顺序及相应的开工时间，以最小化各工件的拖期时间和，并满足下列约束条件：所有工件的工艺路线、工序加工时间既定不变；工序一旦开始加工不允许中断；同一时刻每台设备最多只能加工一个工件；同一时刻每个工件只能在一台设备上加工；

调度问题对应的数学规划模型如下：

minT=Σ1≤i≤nmax{(ti,gi(Ni)+pi,gi(Ni)-di),0}]]>

s.t.

ti,gi(k+1)-ti,gi(k)≥pi,gi(k),i=1,...n;k=1...Ni-1]]>

t_i’，j-t_i,j+a(1-x_ii'j)≥p_i,j  i=1,…n;i'=1,…n;i≠i';j=1…m;x_ii'j∈{0,1}

t_i,j-t_i',j+ax_ii'j≥p_i',j  i=1,…n;i'=1,…n;i≠i';j=1…m;x_ii'j∈{0,1}

ti,gi(1)≥0,i=1...n]]>

其中，

——表示工件i的最后一道工序的开工时间；

——表示工件i的最后一道工序的加工时间；

d_i——表示工件i的交货期；

g_i(k)——表示工件i第k道工序的加工设备号；

g_i(N_i)——表示工件i最后一道工序的加工设备号；

a——表示一个非常大的正数，大于等于∑p_ij(i=1…n,j=1…m)；

x_ii'j——一个二进制变量，表示设备j上工件i和工件i’的加工顺序，当设备j上工件i在工件i’之前加工时，x_ii'j=1，否则x_ii'j=0。