[发明专利]一种基于改进烟花算法的焊接车间综合调度方法

说明书

本发明公开了一种基于改进烟花算法的焊接车间综合调度方法，具体为：首先建立焊接车间综合调度的数学模型，基于车间加工复杂焊接产品最大完工时间最小和机器负载合理的优化目标，同时考虑产品工序紧前紧后、机器资源占用等约束条件，构建焊接车间综合调度模型；最后采用改进烟花算法进行求解，在求解过程中，设计了能满足工序加工顺序的烟花爆炸和变异算子，保证在求解全过程不会产生非法解。本发明充分考虑复杂产品工艺约束和不同加工机器类型对实际焊接车间调度的影响，使得调度求解方案更合理；本发明保证了不同的搜索目的，确保种群的多样性，使其求解过程不易陷入局部最优，使之较遗传算法和其他启发式方法更具优越性。

技术领域

本发明属于焊接作业车间的多目标优化技术领域，尤其涉及一种基于改进烟花算法的焊接车间综合调度方法。

背景技术

焊接车间综合调度WSISP(Welding Shop Integreted Scheduling Problem)广泛存在于航空航天、汽车制造、轮船制造等企业，在现代制造业当中作为关键的材料成型加工技术之一。

目前只有少部分学者对于焊接车间问题进行了部分研究，但是所研究的焊接调度问题只适用于简单流水焊接车间，导致建立的数学模型与实际模型之间差别很大，对具有树状工艺结构的复杂焊接产品(同时存在加工与装配的焊接产品)的焊接调度，若仍采用传统的调度算法来处理，必定会分裂制造过程中工艺树内在的可并行关系，致使生产周期延长。

在装配制造的实际焊接生产中还存在单个工序需要多台机器协同加工的情形，在对两个大型构件进行焊接装配的时候，需要一台主焊接机器，同时还需要其他辅助设备来固定它们，那么，在该焊接过程的一道工序就需要多台设备才能完成，在焊接区域足够容纳多台主焊接设备的情况下，可增加主焊接机器的数量，来缩短该道焊接工序的时间，这样在该焊接过程中就存在多种类型的机器的并行加工，一种是通过增加主焊接机器数量减少加工时间的共用焊机并行，另一种是辅助设备对焊接构件进行固定或其他功能的辅助加工并行。由于问题的复杂度较高，目前鲜有其研究成果的报道，因此，针对复杂焊接产品的综合调度问题的研究存在较大的意义。

烟花算法(Fireworks Algorithm，FA)是一种群体智能优化算法，具有良好的优化性能。

发明内容

为克服现有技术在解决复杂焊接产品综合调度存在的不足，本发明提供一种基于改进烟花算法的焊接车间综合调度方法。

本发明的一种基于改进烟花算法的焊接车间综合调度方法，具体为：

步骤1：建立焊接车间综合调度优化的数学模型。

以车间加工复杂焊接产品最大完工时间最小和机器负载合理为优化目标建立焊接车间综合调度优化的数学模型，其目标函数为：

约束条件：