[发明专利]同顺序流水线车间调度问题的树搜索方法及装置

说明书

本发明属于流水线车间调度领域，具体涉及一种同顺序流水线车间调度的树搜索方法及装置。旨在解决同顺序流水线车间的优化调度问题。首先采用NEH算法求得初始解，然后结合树搜索方法将正向搜索和逆向搜索作为一个父结点的两个分支，分别寻优，并与父节点比较，得到正向最优解和逆向最优解，即为生成的两个子结点。通过上述方式构建树形结构，实现同顺序流水车间的优化调度。与现有技术相比，本发明缩短了最大完工时间，且该算法为确定性算法，求解结果为确定稳定解。

技术领域

本发明属于流水线车间调度领域，具体涉及一种同顺序流水线车间调度问题的树搜索方法及装置。

背景技术

流水线车间调度问题是一个交叉性研究领域，涉及运筹学，管理学，自动化，计算机等领域。流水线车间调度问题的研究可以帮助企业提高生产效率，增强生产的柔性和可靠性，对先进制造和智能制造有重要研究意义。

流水线车间调度问题一般属于为NP完全问题，目标解的搜索涉及解空间的组合爆炸。目前的求解方法主要有禁忌搜索算法、模拟退火算法、蚁群算法、粒子群算法等。上述算法主要采用元启发式算法，算法本身带有随机性，有时结果不可复现，具有不稳定性，且在计算机上运算时间较长。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决同顺序流水线车间优化调度问题，本发明的一方面，提出了一种同顺序流水线车间调度问题的树搜索方法，包括以下步骤：

步骤S1：采用启发式算法求解同顺序流水线车间调度的初始解，作为第一次搜索的当前结点；

步骤S2：基于正向搜索方法得到当前结点的正向子结点，基于逆向搜索方法得到当前结点的逆向子结点，构建二叉搜索树；

步骤S3：判断当前子结点有无祖结点，若当前子结点有祖结点，则执行步骤S4，否则分别以新生成的正向子结点、逆向子结点作为当前结点执行步骤S2；

步骤S4：若当前结点的正向子结点、逆向子结点、祖结点不相等，则返回步骤S2，否则以三者的值为最优解，树搜索结束；

所述祖结点为当前子结点的上两级结点。

优选地，所述步骤S1，具体为：依据同顺序流水线车间调度中工件数n、加工工件所需的机器数m和所有工件在每一个机器上所需加工的时间p_i,j,i＝1,2,...,m,j＝1,2,...,n,采用启发式算法求解同顺序流水线车间调度工件的初始解，作为第一次搜索的当前结点。

优选地，所述启发式算法为NEH算法。

优选地，所述初始解为同顺序流水线车间调度的最小的最大完工时间。

优选地，所述正向搜索方法，具体为：对当前结点中每一个工件依次从前向后移动到所有可能的位置，得到(n^-1)！个排列组合，计算所有排列组合中的最大完工时间，选出最小值作为正向较优解；

将所述正向较优解与其父结点比较，若所述正向较优解小于或等于其父结点的值，则以所述正向较优解为本次搜索的正向子结点，否则以所述正向较优解的父结点为本次搜索的正向子结点。

优选地，所述逆向搜索方法，具体为：对当前结点中每一个工件依次从后向前移动到所有可能的位置，得到(n^-1)！个排列组合，计算所有排列组合中的最大完工时间，选出最小值作为逆向较优解；

将所述逆向较优解与其父结点比较，若所述逆向较优解小于或等于其父结点的值，则以所述逆向较优解为本次搜索的逆向子结点，否则以所述逆向较优解的父结点为本次搜索的逆向子结点。

本发明的另一方面，还提出了一种同顺序流水线车间调度问题的树搜索装置，

启发式算法求解模块：用于利用启发式算法求解同顺序流水线车间调度的初始解，作为第一次搜索的当前结点；