[发明专利]一种解决柔性流水车间调度问题的量子调度方法

说明书

本发明公开了一种解决柔性流水车间调度问题的量子调度方法，包括以下步骤：建立调度策略选择每个作业的机器；模拟量子电路构建调度结构图；构建交换规则优化调度结构图；构建替换规则优化调度结构图；判断当前迭代次数是否满足结束条件；若是，则执行下一步；若否，则继续执行S3；结束条件为到达最后一个工件的最后一道工序；计算并输出结果：将调度结构图转换为甘特图输出。本发明通过模拟量子电路调度过程来求解解决柔性流水车间调度问题，能比较直观的反应作业生产顺序及相互之间的关系，能根据有效解进一步演变有效解，是一种高效的求解解决柔性流水车间调度问题的方法。

技术领域：

本发明属于工程应用技术领域，具体涉及的是一种模拟量子电路模型，求解柔性流水车间调度问题的模拟量子调度方法。

背景技术：

调度问题一直是工程应用领域研究的热点，是一个已经被证明的NP-hard问题，只有在规模较小的情况下，才有可能找到精确解，其求解时间随着问题规模呈指数级的增长，如何在合理的时间内得到合适解是一个亟待解决的难题。柔性车间调度问题，是一种特殊的车间调度问题，其通用性更强，增加了机器的可选择性，扩大了可行解的搜索范围，是一种更复杂的NP-hard问题。目前主要研究的方法有精确方法和近似方法。精确方法对问题的规模有一定的限制。主要使用的精确方法有分支定界法。虽然精确方法能得到最优解，但当问题规模增加时，其求解时间成指数级增长。近似方法主要使用的是启发式和元启发式算法，求解时间较短。不管是精确方法还是近似方法都是使用的通用数学模型，由于约束条件较多，求解过程复杂，很难看清解之间的关系，求解过程中容易产生很多无效解，延长求解时间。

发明内容：

为解决上述问题，本发明公开了一种求解柔性流水车间调度问题的模拟量子调度方法，通过将量子电路模型运用到求解解决柔性流水车间调度问题中，能比较直观的表示工件、工序及机器之间的关系，根据目标函数快速进行演变，是一种高效的求解解决柔性流水车间调度问题的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种解决柔性流水车间调度问题的量子调度方法，包括以下步骤：

A、建立调度策略选择每个作业的机器：

选择工件中每道工序最小的加工时间所在的机器，建立柔性流水车间调度问题的目标函数：

T＝min(max{T₁，T₂，…，T_n})，

其中，T为完工时间，T_n为第n个作业的完工时间；

B、模拟量子电路构建调度结构图：

两道工序在同一机器上作业，使用ADD门求解；

两道工序在不同机器上作业，使用COPY门求解；

C、构建交换规则优化调度结构图：

对空闲区域进行交换，达到减小完工时间的目标；

D、构建替换规则优化调度结构图：

对关键路径上的工序替换机器，达到减小完工时间的目标；

E、判断当前迭代次数是否满足结束条件；若是，则执行下一步；若否，则继续执行步骤C；

结束条件为到达最后一个工件的最后一道工序；

F、计算并输出结果：

将调度结构图转换为甘特图输出。

本发明的进一步改进在于：步骤B中，模拟量子电路构建调度结构图中包括ADD门、COPY门、双COPY门和逆COPY门；

ADD门：设f₁、f₂为安排在同一机器上两道作业的生产时间函数，t为该机器的开始生产时间函数，则：