[发明专利]基于改进NSGA-Ⅱ求解车间节能调度问题的方法

权利要求书

1.基于改进NSGA-Ⅱ算法求解柔性作业车间节能调度问题的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、构建柔性作业车间节能调度问题模型：包括柔性作业车间节能调度问题描述、模型假设；

所述步骤1中柔性作业车间节能调度问题描述如下：

n个工件在m台设备上加工，每个工件有一道或多道工序，每道工序可在不同的设备上加工，但不同设备加工同一工序的时间不同，调度内容即是在满足约束条件的前提下，将工件的各道工序合理地安排给各台设备，以实现最大完工时间、最小总延期时长、最小设备总负荷和最小系统总能耗；

模型假设具体如下：

一台设备一次只能加工一个工件；

设备开始加工中途不可停止；

同一工件的工序加工有先后之分，即后道工序只有在前道工序加工完才可以加工；

不同工件没有先后约束；

设备空闲时不停机；

设备加工前的准备时间以及加工过程中工件的装载和卸载时间均不考虑；

包括设备故障、任务加急在内的紧急情况均不考虑；

步骤1中柔性作业车间节能调度问题模型构建具体如下：

J_i表示工件i的总工序数；表示工件i的完工时间；n表示工件总数；T_i表示工件i的交货期；t_ijk表示工件i的第j道工序在设备k上的加工时间；x_ijk为0-1变量，如果工件i的第j道工序在设备k上的加工，则x_ijk＝1，否则x_ijk＝0；M表示车间单位时间的固定能耗；λ_k表示设备k加工时单位时间的平均能耗；CT_k表示设备k的完工时间；θ_k表示设备k空载时单位时间的平均能耗；α表示车间内工件的转移能耗；Z表示车间工件的转移次数；

目标函数构建 如下：

其中，公式(1-1)表示最大完工时间最小的目标函数；公式(1-2)表示总延期时长最小的目标函数；公式(1-3)表示设备总负荷最小的目标函数；公式(1-4)表示系统总能耗最小的目标函数，系统总能耗又包括固定能耗、加工能耗、空载能耗以及转移能耗

步骤2、采用基于自然数两段式编码，两段式编码分别为工序码和设备码；采用随机方式生成规模为2N的初始调度解集，即第一代种群R₁；设置算法参数：当前迭代次数t，最大迭代次数t_max，交叉概率P_N，变异概率P_M；

步骤3、对初始种群R₁，通过快速非支配排序构造非支配解集F₁,F₂...F_i、拥挤度距离计算以及精英选择生成第二代父代种群P₂，规模为N；

步骤4、对父代种群P₂中的个体进行交叉、变异操作，生成交叉子代种群Q₂；

步骤5、对父代种群P₂中的所有个体计算稀疏度，找出稀疏解S^*，并对稀疏解S^*执行局部搜索操作，从而生成局部搜索子代种群G₂；

步骤6、将父代种群P₂、交叉子代种群Q₂、局部搜索子代种群G₂合并，得到新种群R₂；

步骤7、对新种群R₂进行快速非支配排序、拥挤度距离计算以及精英选择，生产下一代父代种群P₃；

步骤8、判断是否满足终止条件，若不满足，则执行步骤4；若满足则执行步骤9；

步骤9、利用加权法，从解集F₁中选出一个解作为最优妥协解，并输出。