[发明专利]一种基于混合遗传算法求解柔性作业车间调度的方法

权利要求书

1.一种基于混合遗传算法求解柔性作业车间调度的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、定义柔性作业车间调度编码方式为双层编码方式；

步骤2、定义适应度函数，以求解完成加工的最短时间为优化目标；

步骤3、采用遗传算法和鲸鱼群算法对柔性车间调度问题中的参数以及种群初始化，随机生成初始种群；

步骤4、通过遗传算法求解柔性作业车间调度；

步骤5、通过鲸鱼群算法求解柔性作业车间调度；

步骤6、通过编码重组，将移动后得到的鲸鱼个体与遗传算法得到的染色体进行比较，替换掉遗传算法中适应度较低的染色体个体，通过鲸鱼群算法对遗传算法的迭代优化，输出最优调度方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合遗传算法求解柔性作业车间调度的方法，其特征在于，所述步骤1包括：对遗传算法中的染色体进行编码，其中第一层为工序编码，第二层为机器指派编码，同时据此对鲸鱼群算法中的鲸鱼个体进行编码，并对按此编码规则对鲸鱼个体进行转换。

3.根据权利要求2所述的一种基于混合遗传算法求解柔性作业车间调度的方法，其特征在于，所述工序编码具体包括：首先构造数列S，设有J_i个工件需要进行加工，那么每一个工件均包含道工序，数列S的长度为l，且数列S的基因S[t]∈[1，l]，且S[t]不重复，然后，再构造一个数列C，数列C包含个1，个2，个3，以此类推得出数列C，根据数列S对数列C进行重排序，得到一个新的数列S_c，即为工序编码。

4.根据权利要求2所述的一种基于混合遗传算法求解柔性作业车间调度的方法，其特征在于，所述机器指派编码具体包括：构造一个数列M，数列M的长度与数列S_c长度相同，数列M的基因为与之索引相对应的工序加工采用第几个可用机器。

5.根据权利要求1所述的一种基于混合遗传算法求解柔性作业车间调度的方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、柔性作业车间调度问题描述如下：

假设m为机器数；n为工件数；i，e为机器序号，其中i，e＝1，2，…，m；j，k为工件序号，其中j，k＝1，2，…，n；h_j为工件j的工序数；l为工序序号，其中l＝1，2，…，h_j；m_jh为工件j的第h道工序的可选加工机器数；O_jh为工件j的第h道工序；M_ijh为工件j的第h道工序在机器i上进行加工；P_ijh为工件j的第h道工序在机器i上加工所需的时间；S_jh为工件j的第h道工序加工开始时间；C_jh为工件j的第h道工序加工结束时间；α为一个无限大的正数；C_j为每个工件的完工时间；C_max为最大完工时间；x_ijh为标识，如果工序O_jh选择在机器i上进行加工则其值为1，否则为0；y_ijhkl为标识，如果工序O_jh先于工序O_kl在机器i上进行加工，则其值为1，否则为0；

步骤2.2、设目标函数F_goal为：

F_goal＝min(max(C_j)) (1)

其中，1≤j≤n；

目标函数约束如下：

a)加工的总时间大于任意工件完工时间：

其中，j＝1，2，…，n；

b)每个工件加工的顺序不得改变，前一道工序的加工必须在后一道工序加工开始之前完成：

S_jh+x_ijh×P_ijh≤C_jh (3)

其中，i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n；h＝1，2，…，h_j；

C_jh≤S_j(h+1) (4)

其中，j＝1，2，…，n；h＝1，2，…，h_j-1；

c)任何一个时间节点上，一台机器只允许加工一个工件：

S_jh+P_ijh≤S_kl+α(1-y_ijhkl) (5)

其中，j＝0，1，…，n；k＝1，2，…，n；h＝1，2，…，h_j；l＝1，2，…h_k：i＝1，2，…，m；

C_jh≤S_j(h+1)+α(1-y_iklj(h+1)) (6)，

其中，j＝1，2，…，n；k＝0，1，…，n；h＝1，2，…，h_j-1；l＝1，2，…h_k；i＝1，2，…，m；

d)所有的工件都需要在0时刻才能开始进行加工：

S_jh≥0，C_jh≥0 (7)

e)同一时刻，同一工件的同一道工序都只能被一台机器所加工：

其中，j＝1，2，…，n；h＝1，2，…，h_j。