[发明专利]一种基于改进鲸鱼算法求解柔性作业车间调度的方法

说明书

本发明公开了一种基于改进鲸鱼算法求解柔性作业车间调度的方法，包括以下步骤：1)建立柔性作业车间调度问题的数学模型；2)设置算法参数并生成初始种群；3)得到当前最优的调度解；4)判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数；是，输出调度解；否，当前最优个体的计数器值是否不小于预设值；是，进行变邻域搜索操作，更新调度解；否，将调度解转换为鲸鱼个体位置向量，并保留调度解对应的鲸鱼个体；5)采用改进鲸鱼算法更新鲸鱼个体位置信息，将鲸鱼个体位置向量转换为调度解完成种群更新，迭代次数加1，返回3)。本方法可以很好的求解得柔性作业车间调度的所有最优解，并提高求解速度和精度。

技术领域

本发明属于柔性作业车间调度领域，涉及一种基于改进鲸鱼算法求解柔性作业车间调度的方法。

背景技术

柔性作业车间调度问题(Flexible Job-shop Scheduling Problem,FJSP)是经典调度问题的扩展，由于其考虑了工件柔性加工路径的特性，更符合车间生产的实际情况，但机器约束的减少，也增加了问题的求解难度，因此，该问题的求解算法也成为近些年车间调度领域研究的热点之一。目前，智能优化算法是解决这一问题的主要方法，它为FJSP的解决提供了更多思路和途径，而引起了国内外学者的广泛关注。

虽然近年来学者们提出了各种元启发式算法用于求解FJSP，包括基于云计算的改进细菌觅食算法、混合遗传算法以及粒子群算法等等，但目前仍没有那一种算法可以求解得FJSP的所有最优解，因此学者们仍在不断积极探索，以期找到一种能够更好得求解得最优解的求解方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于改进鲸鱼算法求解柔性作业车间调度的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于改进鲸鱼算法求解柔性作业车间调度的方法，包括以下步骤：

步骤1：对柔性作业车间调度的机器选择和工序排序进行编码，建立柔性作业车间调度问题的数学模型；

步骤2：设置改进鲸鱼算法种群规模、最大迭代次数和位置元素，并利用混沌反向学习策略和搜索法生成初始种群；

步骤3：定义适应度函数：

其中，F_max表示工件的最大完工时间，表示工件i的完工时间，n表示工件数；计算种群中各调度解的适应度值，得到当前最优的调度解；

步骤4：判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数；否，则执行步骤5-8；是，则执行步骤9；

步骤5：为最优鲸鱼个体设置计数器，若改进鲸鱼算法迭代一次后最优鲸鱼个体未发生改变，则计数器值加1，判断当前最优鲸鱼个体的计数器值是否不小于预设值；是，则执行步骤6；否，则执行步骤7；

步骤6：对调度解执行变邻域搜索操作，更新调度解；

步骤7：将调度解转换为鲸鱼个体位置向量，并保留调度解对应的鲸鱼个体；

步骤8：采用改进鲸鱼算法更新鲸鱼个体位置信息；将鲸鱼个体位置向量转换为调度解S完成种群更新，令t＝t+1；其中，t为当前迭代次数，转至步骤3；

步骤9：输出调度解。

本发明进一步的改进在于：

改进鲸鱼算法包括环绕捕食、发泡网攻击和随机搜索；其中：

环绕捕食的数学模型为：