[发明专利]一种基于协同算法的时间约束型并行机节能调度方法

说明书

本发明涉及一种基于协同算法的时间约束型并行机节能调度方法，涉及制造行业生产调度技术领域。面向来源于橡胶成型工序的调度需求，基于协同算法的时间约束型并行机节能调度方法包括以下步骤：(1)对时间约束型并行机节能调度问题以数学符号进行形式化描述并且明确考虑的性能指标；(2)建立考虑满足最大完工时间约束以及最小化能耗的并行机调度模型；(3)针对调度模型设计一种协同算法进行求解；(4)依据算法结束得到的调度方案生成对应的调度甘特图并记录相应的能耗以及最大完工时间。与现有技术相比，本发明可以兼顾最大完工时间要求以及节能目标，同时设计的协同算法具有良好的搜索性能。

技术领域

本发明涉及制造行业生产调度技术领域，尤其是涉及一种基于协同算法的时间约束型并行机节能调度方法。

背景技术

并行机调度(Parallel Machine Scheduling)是一类典型的生产调度问题。一方面，并行机常见于钢铁、橡胶等制造企业，有效的并行机调度方法是企业管理者提高生产效益的重要手段。另一方面，并行机调度问题往往是NP难问题，这意味着并行机调度问题的求解存在较大难度。

在橡胶制造的成型工序中，往往具有多台并行的成型机，可以将其作为一类并行机调度问题研究。成型工序是橡胶制造流程的中间工序，位于混炼和硫化两道工序之间。受到混炼的影响，待成型的工件往往具有不同的到达时间。另一方面，考虑硫化工序对于生产计划的要求，成型工序的最大完工时间必须满足一定的限制值。随着节能减排越来越受到重视，企业管理者同样关注如何尽可能降低能耗。

在当前的并行机调度技术方法中，大部分技术仅考虑优化时间相关的性能指标，例如总流经时间(中国专利：CN107609678A)、平均加工周期(中国专利：CN105320105A)等。近年来，在中国专利“基于蚁群算法的铝型材车挤压车间能耗优化调度方法”(CN104360660A)中，杨海东等面向铝型材挤压车间生产调度过程，将其抽象为考虑时差电价及其能耗的非等同并行机调度问题。然而在当前并行机调度技术中，尚未见兼顾满足最大完工时间要求以及降低能耗的方法。

在求解方法上，考虑到并行机调度问题NP难的特点，探讨其近似解是主流的求解方案。作为获取优化问题近似最优解常用方法之一的元启发式算法(Meta-heuristic)在调度领域也受到青睐。当前的技术方法中，往往是基于单一元启发式算法，例如遗传算法(中国专利：CN107301473A)、蚁群算法(CN104360660A)等。然而，随着问题规模、目标等变得复杂，单一元启发式算法往往难以保持求解性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于协同算法的时间约束型并行机节能调度方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于协同算法的时间约束型并行机节能调度方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：针对时间约束型并行机节能调度问题进行数学形式描述，并设置考虑的性能指标；

步骤2：建立与数学形式描述的时间约束型并行机节能调度问题对应的并行机调度模型及对应的约束条件；

步骤3：针对并行机调度模型采用协同算法进行求解，得到作为调度方案的求解结果；

步骤4：依据得到的作为调度方案的求解结果生成对应的调度甘特图以进行实际生产，并记录实际的对应生产数据。

进一步地，所述的步骤1中的考虑的性能指标包括：满足最大完工时间C_max小于限定值D的要求以及能耗E最小化的要求。

进一步地，所述的步骤2中的并行机调度模型的优化目标包括能耗E最小化，其对应的描述公式为：

MinimizeE＝E_p+E_i