[发明专利]基于ST的启发式算法的三阶段柔性流水车间调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性流水车间调度领域，尤其涉及一种基于ST的启发式算法的三阶段柔性流水车间调度方法。

背景技术

柔性流水车间(Flexible flow shop, FFS)调度问题在离线制造系统中普遍存在，对其进行研究具有重要理论意义和工程实用价值。经典的柔性流水车间调度可描述为：有s类处理机，第j类有sj个同等并行机每个工件有s道工序，每道工序需要在每类同等并行机中的一个处理机上加工，且每个工件的加工顺序相同。对于经典的柔性流水车间调度问题已经有不少的研究成果。然而，经典柔性流水车间调度问题对实际调度环境做了较大的简化，例如，所有工件在零时刻到达；机器都是同等并行机等。在实际生产环境中调度环境要复杂多，出于理论研究和工程实际的需要，研究者提出了各种FFS调度问题模型并研究了其相应的算法，如考虑工件带到达时间、考虑工件加工时间不确定、考虑机器为非同等并行机等FFS调度问题。目前针对带成组约束的FFS调度问题的研究成果并不多，有的考虑了混杂的二阶段流水作业问题，其中第一阶段由m台并行机组成，第二阶段由一台批处理机组成，并以最少化最大完工时间为研究目标；有的以模具电极加工作为研究背景，考虑了具有数控加工CNC(Computer Numerical Control，CNC)和电火花EDM(Electrical Discharge Machining，EDM)两道工序且后工序带有成组特征的柔性流水车间调度问题进行了研究，以最少化电极总拖期量为目标，提出了一种启发式算法。事实上，带成组约束的柔性流水车间调度问题普遍存在于离散制造行业，例如工件的热处理、模具行业中的电火花等，本发明根据出现成组约束的位置不同把该类问题分为三种子类问题：前成组约束、后成组约束和中成组约束柔性流水车间。

通过对上面的分析，发现对于FFS问题的研究，大多数只是局限在两阶段的柔性流水车间调度问题，对三阶段或者多阶段的柔性流水车间调度问题的研究相对来说较少，更没有发现对于具有中成组约束的三阶段柔性流水车间调度问题的研究。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ST的启发式算法的三阶段柔性流水车间调度方法，为求解带成组约束的柔性流水车间调度问题提供一套完整的求解算法，解决了中成组约束的三阶段柔性流水车间调度问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于ST的启发式算法的三阶段柔性流水车间调度方法，包括如下步骤：

步骤一：提出一类考虑中成组约束的、工件批量到达的三阶段柔性流水车间调度问题，并且每阶段都是由非同等并行机构成，且用Graham的三元组来描述这样一类问题：

；

步骤二：在对中成组约束进行了定义和数学描述的基础上，进一步建三阶段柔性流水车间调度问题的优化模型；

步骤三：通过对该类调度问题的分析，得到问题的下界和一个定理，提出一种基于ST思想的启发式算法，其中ST算法的核心思想如下：

步骤1：应用启发式算法对辅助问题进行求解，得到原问题的一个初始加工队列;

步骤2：根据分配规则分别安排工件在三个加工单元的机器上加工;

因此，本发明提出一种基于TS算法的启发式算法TSM，求解问题;

步骤四：设计仿真实验，对ST启发式算法进行了仿真调度。

进一步，所示TSM算法包括如下步骤：

步骤一：运用R-S算法(R-S算法的详细步骤可以参考文献[26])求解辅助问题，得到工件加工列表;

步骤二：根据FAM规则，依次安排的工件在第一个加工单元的机器上加工;

步骤三：依据B类工件在第一个加工单元的完工时间不减排序，得到B类工件在第二个加工单元加工的队列;

步骤四：根据FAM规则，依次安排的工件和与其协同加工A类工件在第二个加工单元的机器上加工;

步骤五：根据LBM规则，安排的工件在第三个加工单元的机器上加工；

进一步/，上述问题的数学模型如下：

    （1）

约束条件为:

    (2)

                          (3)

         (4)

                                (5)

                            (6)

        (7)