[发明专利]一种求解自动轨道小车上料调度问题的混合离散人工蜂群算法

说明书

本发明公开了一种求解自动轨道小车上料调度问题的混合离散人工蜂群算法。在线性制造车间中，自动轨道小车被用来给数控机床所在的单元上料，自动轨道小车的优化调度能够降低运输成本，提高生产效率。为了解决自动轨道小车上料调度问题，我们提出了一种混合的离散人工蜂群算法。算法设计主要体现在：提出最近邻启发式算法来生成一个优质初始解；设计6个邻域操作算子来提高算法的探索与开发能力；提出一种观察蜂邻域勘探更新策略。与现有的一些算法相比，本发明得到了一个更优质的自动轨道小车上料调度解决方案。

技术领域

本发明涉及一种求解自动轨道小车(AGV)上料调度问题的智能优化算法，具体是一种适用于现代智能制造车间的求解AGV上料调度问题的混合离散人工蜂群算法，可为具有线性制造车间布局的制造型企业提供优秀的AGV上料调度方案。

背景技术

随着计算机集成制造技术的发展，以及智能制造战略的不断推进，目前的制造型企业亟需进行制造车间的智能化升级。不但生产阶段要智能化，而且物流阶段也需要智能化，据相关资料显示，在产品生产的整个过程中，用于加工制造的环节仅占5％的时间，其余95％都用于储存、装卸、等待加工和输送等环节。由此可见，物流智能化带来的价值并不比生产智能化低。传统的制造车间采用的上料方案是：物料由传送带运输至各CNC机床，然后RGV将传送带上的物料抓取到CNC机床。但这种方式耗费了太多的资源，因为CNC机床上料时间间隔比较长，而传送带不停的运转会造成极大的能源浪费。因此，越来越多的企业利用AGV来代替传送带给CNC机床运输物料，这样可以节省很多能源，又兼顾了生产线的柔性。

线性制造车间(如图2所示)是目前制造型企业最为青睐的车间布局之一。在一个线性制造车间中，有若干呈对称分布的CNC单元分布在轨道两侧，每个CNC单元中含有若干CNC机床，AGV(自动轨道小车)负责为需要物料补给的CNC单元(简称叫料单元)上料。目前大多企业采用“先叫先到”算法(FCFS)对AGV进行调度。“先叫先到”算法是指先向控制中心请求物料补给的CNC单元优先给于AGV上料。这种方法已被证明不是一种合格的调度方法。因此，企业们在一些智能优化算法上做了一些尝试，如基因算法(GA)、文化基因算法(MA)，粒子群算法(PSO)和声算法(HS)和改进的和声算法(IHS)。这些智能优化算法在一定程度上取得了不错的效果，但是对于成本和利润优先的制造企业来说，优化还有很大的进步空间。与上述算法相比，离散人工蜂群算法的优点是：控制参数少，易编码，尤其是离散应用问题的解决能力，因此本发明提出一种混合的离散人工蜂群算法，在满足问题要求的同时，使问题得到更进一步的优化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种求解自动轨道小车上料调度问题的混合离散人工蜂群算法，可直接应用于目前制造企业的线性制造车间中，解决AGV上料过程中的各项成本优化问题(比如AGV的运输距离优化问题、叫料单元的等待时间优化问题)。

为了解决上述技术问题,本发明将采用如下技术方案：

一种求解自动轨道小车上料调度问题的混合离散人工蜂群算法，包括以下步骤：

(1)种群初始化策略：

步骤11：建立同时考虑AGV行驶距离和叫料单元等待时间的索引函数fun_i，函数表达式为其中D_ij表示两个叫料单元i和j间的距离，T_i表示叫料单元i的叫料时间，表示函数的权重参数；

步骤12：提出最近邻启发式算法：首先AGV从仓库点出发，将它作为AGV行驶路线的始发点，再在解空间中搜索一新的离刚加入的叫料单元索引函数值最小的叫料单元，将它并入到AGV行驶路线中，以此类推，直到把所有叫料单元都加入到AGV行驶路线中去；

步骤13：利用最近邻启发式算法生成一个优质初始解，剩余的初始解则被随机生成。

(2)随机邻域搜索策略：