[发明专利]针对作业车间调度的结合关键路径的混合邻域搜索算法

权利要求书

1.一种针对作业车间调度的结合关键路径的混合邻域搜索算法，该算法适用于作业车间技术领域，解决作业车间调度的组合优化问题，,其特征在于：第一，根据条件判断是否执行邻域操作；第二，采用一种改进的关键路径提供一个强化搜索；第三，采用多种邻域结构生成新解；第四，引入不可行估计；第五，引入禁忌搜索；

其算法特征体现在如下步骤：

1）生成初始可行解，复制到最优解，并备份所有工序的位置，计算初始完工时间，并复制到最小完工时间；

2）产生邻域解（结合关键路径、关键块、禁忌表操作）；

3) 新解可行性估计；

4) 关键路径操作；

5) 计算当前解的完工时间，小于当前完工时间则替换当前完工时间和最优解，返回执行2），否则直接返回执行2）。

2.根据权利要求1所述的针对作业车间调度的结合关键路径的混合邻域搜索算法，其特征在于：该算法只有当满足特定条件时，邻域移动才会被执行，避免了很多不必要的邻域移动，节约了时间成本和内存成本。

3.根据权利要求1所述的针对作业车间调度结合关键路径的混合邻域搜索算法，其特征在于：本算法采用优先调度规则安排每一台设备上的加工工序，以得到一个初始解，初始解的产生方式多样化即：

按照每个工序的工艺顺序由小到大排序；

如果加工工艺顺序相同，按照释放时间由小到大排序；

如果释放时间依然相同，按照工件编号由小到大排序。

4.根据权利要求1所述的针对作业车间调度的结合关键路径的混合邻域搜索算法，其特征在于：对新解进行不可行估计，让产生不可行的解的邻域移动终止，所有生成的解都是可行的，具体实施方式如下：如果所有工序的位置都与备份的工序位置相同，即工序位置没有改变，返回不可行信号，取消工序交换执行2）；否则当前解替换原解以及所有工序位置。

5.根据权利要求1所述的针对作业车间调度的结合关键路径的混合邻域搜索算法，其特征在于：该算法采用多种邻域结构，使用改进的关键路径方法与禁忌搜索方法结合邻域搜索执行强化搜索。

6.根据权利要求5所述的针对作业车间调度的结合关键路径的混合邻域搜索算法，其特征在于：采用多种邻域结构生成新解，打破新解生成过程中所有邻域都被移动的规矩，避免陷入局部最优，两种领域结构如下：

第一种：对于一个已知的可行解，计算当前状态下的所有关键路径和关键块，假定i和j是属于同一关键块上的任意两个工序，i与j在设备k上加工，i在j之前，把i移至j之后称为向后插入，把j移至i前称为向前插入，通过执行不同的向前向后插入操作，可以得到已知解的一种领域解；

第二种：对于一个已知的可行解，找到当前状态下的完工时间最晚的工序所属的工件，找出该工件的所有工序，任意选择一个工序，假设该工序在机器k上加工，该工序向前移动它在机器k的加工位置，可以得到另一种邻域。

7.根据权利要求5所述的针对作业车间调度的结合关键路径的混合邻域搜索算法，其特征是：基于两种邻域结构，结合关键路径、关键块、禁忌表产生邻域解，其实施步骤如下：

①判断是否为最大迭代次数，是则返回最小完工时间和最优解，结束；否则执行②；

②确定解的所有关键路径和关键块；

③随机选择一个关键块，随机选择该关键块内的两个工序，随机执行向前向后插入操作；

④选择关键路径上完工时间最晚的工序所在的工件，找到该工件的所有工序，任意选择一个工序，让这个工序在所属设备上的加工顺序任意前移；

⑤根据禁忌表判断②、③是否重复，并更新②、③到禁忌表，如果重复取消工序交换则返回执行②，没有则执行3）。

8.根据权利要求5所述的针对作业车间调度的结合关键路径的混合邻域搜索算法，其特征是：采用一种改进的关键路径，挖掘搜索空间更深范围的解，关键路径操作如下：

①确定当前解的所有关键路径和关键模块；

②判断当前模块的长度；

③模块长度为1，不互换；否则模块长度为2，互换任意相邻两个工序；否则模块长度为3，成对互换邻域工序，选择最好的一个；否则模块长度大于等于4，互换最后/最前两个工序；

④返回当前解，执行2）。