[发明专利]一种基于U-NSGA-III算法的多目标作业车间节能优化方法

权利要求书

1.一种基于U-NSGA-III算法的多目标作业车间节能优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

在从P_t代染色体进化到P_t+1代染色体的过程中：

(1)初始迭代次数为0，设定最大迭代次数；

(2)基于操作表示的作业计划编码方式，使用结合MME算法和随机生成的方式生成初始种群，作为父代P_t，此时染色体数量为N；

(3)基于小生境比赛选择算子，在父代种群中选择优秀染色体进行染色体交叉和变异处理，生成染色体数量为N的子代种群Q_t；

(4)迭代次数+1；

(5)将生成的数量为N的父代染色体P_t与交叉和变异处理生成的数量为N的子代染色体种群Q_t合并，形成种群大小为2N的新的种群R_t＝P_t∪Q_t；

(6)使用非支配排序算法计算合并后的2N条染色体，利用非凌越排序结果生成新的解集S_t，若步骤(6)能确定解集S_t则执行步骤(8)，若步骤(6)只能生成解集S_t的部分染色体而不能确定解集S_t则执行步骤(7)；

(7)利用最短垂直距离计算得到解集S_t中未在步骤(6)中确定的染色体，最终确定解集S_t；

(8)判断循环条件，满足循环条件则跳出算法循环输出结果；不满足循环条件则继续循环；

(9)输出Pareto最优解集。

2.根据权利要求1所述的一种基于U-NSGA-III算法的多目标作业车间节能优化方法，其特征在于：步骤(2)中MME算法步骤如下：

(1)分别计算n个工件加工所有工序所需要的总加工时间，将总加工时间最少的工件放在工件排序的第一个位置，将加工时间第二少的工件放在工件排序的倒数第一个位置，并设置i＝2，i是工件的序号，i∈[1,n]；

(2)其余n-2个工件按照公式(1)的标签函数的函数值大小升序排列，将取得值为A_i的工件排在工件序列的第i个位置，将排序固定下来，记为π0；

式(1)中，r为[0,1]之间的随机数，t_i,j表示工件i在机器j上的加工时间，m表示机器数量，表示连续的两个工件在相邻机器上加工时间差的模量，表示在排序时优先安排总加工时间较小的工件；

(3)使i＝i+1，如果in，则转至步骤(2)，否则转至步骤(4)；

(4)交换π0中的前两个工件，加入加工序列π1中；分别计算交换顺序前后的最大完工时间，取时间最少的序列，并将这两个工件的顺序固定，记为π1，设置k＝2；

(5)随机选取未加工序列中的一个工件加入到π1的所有可能位置，计算该工件加入后的完工时间，选择能使完工时间最小的位置；令k＝k+1；从π0中取出第k个工件，插入π1中所有可能的位置，找到能够使完工时间最小的位置，将工件固定在该位置，并将排序固定下来，重复步骤(5)直至k＝n；

(6)每确定一个工件位置后将其从未加工序列中删除，继续执行步骤(5)，直至所有工件位置全部确定，形成新的染色体；

重复执行上述(1)～(6)步操作p次，生成规模为p的初始种群。

3.根据权利要求1所述的一种基于U-NSGA-III算法的多目标作业车间节能优化方法，其特征在于：步骤(3)中在小生境比赛选择算子环境下进行交叉和变异，处理生成第一代数量为N的子代种群Q_t，如果被比较的两个解来自两个不同的相关参考方向，则随机选择其中一个，从而在群体中引入多个小生境的保护，否则，选择来自更好的非支配等级的解决方案，在这种情况下，如果两个解属于相同的生态位和相同的非支配锋，则选择更接近参考方向的解。