[发明专利]一种有限运输条件下柔性作业车间调度的编码与解码方法

权利要求书

1.一种考虑有限运输条件下柔性作业车间调度的编码与解码方法，其特征在于：该方法中包括两个方面分别是具有运输冗余的编码方式和具有校验与前插机制的解码策略；在编码方式中设计由工序排序基因串、加工设备选择基因串以及具有冗余的运输设备选择基因串组成的三层染色体编码；在解码策略中有三个部分，分别为运输设备选择基因串的校验阶段，三层编码转换成两层编码的重组阶段和为了提高在该编码下调度完工时间的前插阶段；

(1)具有运输冗余的编码方式；

该编码是由工序排序的基因串OS、加工设备选择的基因串MS、具有冗余的运输设备选择的基因串TS组成的三层编码，

(2)具有校验与前插机制的解码过程；

解码过程不仅对编码做了正确性的评价，改进编码的可实施性，提高在该编码下调度的完工时间指标；解码过程分为三个步骤，分别为校验、重组和前插。

2.根据权利要求1所述的一种考虑有限运输条件下柔性作业车间调度的编码与解码方法，其特征在于：该编码的生成过程有以下三个步骤：

步骤1工序排序的基因串

3个工件的工序编码方式中，三个工件的工序数依次为4，1，3；则按照工序总数生成序列1-1-1-1-2-3-3-3，然后随机排序生成OS(1-2-3-3-1-3-1-1)；其中内部数字表示工件号，同一个数字出现的次数表示该数字代表工件的工序号，如工序基因串第一个位置为1，且数字1是第从左往右第一个，则表示工件J₁的第1道工序O₁₁，工序基因串第五个位置为1，且数字1是第从左往右第2个，则表示工件J₁的第2道工序O₁₂；因此，工序基因串OS(1-2-3-3-1-3-1-1)表示一共有3个工件8道工序，这8道工序的加工顺序为O₁₁-O₂₁-O₃₁-O₃₂-O₁₂-O₃₃-O₁₃-O₁₄；

步骤2加工设备选择的基因串

加工设备选择的基因串是根据工序排序的序列而生成，依照上述工序排序为O₁₁-O₂₁-O₃₁-O₃₂-O₁₂-O₃₃-O₁₃-O₁₄，则依次在每道工序的加工设备集中随机选择该工序加工的设备，生成加工设备选择的OS(1-2-3-3-1-3-1-1)；其中内部数字表示加工设备号；因此，设备基因串MS(2-1-3-4-2-3-1-2)表示的是8道工序按照O₁₁-O₂₁-O₃₁-O₃₂-O₁₂-O₃₃-O₁₃-O₁₄顺序依次选择的加工设备；

步骤3具有冗余的运输设备选择的基因串

运输设备选择的基因串按工序排序依次在每道工序的可选运输设备集中随机选择该工序运输的设备，按照上述工序生成运输的设备基因串TS(1-1-2-1-1-2-1-2)，其中内部数字表示运输设备号，设备基因串的第一个位置为1，表示负责O₁₁工序的加工设备为MT₁；设备基因串TS(1-1-2-1-1-2-1-2)表示的是8道工序按照O₁₁-O₂₁-O₃₁-O₃₂-O₁₂-O₃₃-O₁₃-O₁₄顺序依次选择的运输设备；当一个工件的前后两个工序在同一台设备上时，该工序不需要运输过程，因此目前生成的运输设备选择基因串是冗余的。

3.根据权利要求1所述的一种考虑有限运输条件下柔性作业车间调度的编码与解码方法，其特征在于：解码过程包括如下步骤，步骤1：校验阶段；

当同一个工件前后两道工序的加工设备是同一台设备时，将不存在运输阶段，因此对运输编码序列TS进行解码校验，根据加工编码序列，计算出不需要运输的阶段并设定为0；在OS(1-2-3-3-1-3-1-1)，MS(2-1-3-4-2-3-1-2),TS(1-1-2-1-1-2-1-2)的编码下，检验OS和MS发现，OS的第1位和第5位，即工件1的前两道工序在MS中第1位和第5位都选择M₂进行加工，因此，第5位表示的工序是不需要运输过程的，则在TS序列中第5位表示的运输选择是冗余的，将TS中第5位设定为0，则校验后的TS(1-1-2-1-0-2-1-2)；

步骤2：重组阶段

为降低编码复杂度，便于程序的编写，在解码过程中将修正完的三层编码OS、MS、TS转换成考虑运输的工序排序与考虑运输的设备选择的双层编码；

(1)OSC生成过程：OSC由原来的编码OS中每一位依次复制生成，OSC的长度为OS的两倍，其中OSC序列中的奇数位表示运输阶段，偶数位为加工阶段；OS(1-2-3-3-1-3-1-1)转换成OSC(1-1-2-2-3-3-3-3-1-1-3-3-1-1-1-1)，OSC的第1位为奇数位，表示工件1的工序1的运输阶段，OSC的第2位为偶数位，表示工件1的工序1的加工阶段，依次往后；

(2)MTS生成过程：MTS由原来的运输设备选择TS与加工设备选择MS交叉合并生产MTS，其中MTS的奇数位表示运输阶段的设备选择，偶数位表示加工阶段的设备选择；TS(1-1-2-1-0-2-1-2)与MS(2-1-3-4-2-3-1-2)转换成MTS(1-2-1-1-2-3-1-4-0-2-2-3-1-1-2-2)，MTS的第1位为奇数位，表示工件1的工序1的运输阶段选择的运输设备号，即为TS中的第1位，MTS的第2位为偶数位，表示工件1的工序1的加工阶段选择的加工设备号，即为MS中的第1位，依次往后；

步骤3：前插阶段

为了提高编码表达的有效信息，在编码可调整范围内，通过前插操作提高完工时间；首先按照OSC和MTS的编码信息进行解码排序，在同一台设备上会出现多个待机的间隙，当后续工序所花费的时间小于设备前序待机间隙时，将该后续工序前插到待机间隙，提高完工时间；在解码过程中进行前插操作时，当待处理工序的工艺允许时刻大于等于设备允许时刻时，待处理工序不可前插；反之，寻找前序待机间隙大于待处理工序时间段的位置，将待处理工序时间段前插至该间隙。