[发明专利]一种基于基因表达式编程的智能工厂动态调度方法和装置

权利要求书

1.一种基于基因表达式编程的智能工厂动态调度方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、种群随机初始化，预先定义函数集、终端集和定义算法参数，并对种群进行初始化；

S2、计算种群个体的适应度值，判断是否满足终止条件，会存在以下两种情形：

A1、当满足终止条件时，输出最终结果，计算终止；

A2、当不满足终止条件时，则执行S3；

S3、利用带精英保留的轮盘赌进行选择操作，首先精英个体保留，其次根据轮盘赌依次选择其它个体；

S4、对选择的个体进行重组，移位概率进行遗传操作，同时按照设定的变异概率对每个个体进行变异，即先按变异概率进行变异操作，再按移位概率进行移位操作，按重组概率进行重组操作；

S5、构造不同的邻域结构，对经过步骤1至步骤4得到的种群选择部分个体进行变邻域操作，同时另一部分个体保持不变；

S6、判断种群当前最优解未改进的迭代次数是否达到预先设定值，会存在以下两种情形：

B1、当迭代次数达到预先设定值时，随机生成部分个体对当前种群最差的部分个体进行替换；

B2、当迭代次数未达到预先设定值时，对经过一系列遗传操作形成的新种群进行评价，计算每个个体的适应度值；

S7、重复步骤2至步骤6，直到满足终止条件为止。

2.根据权利要求1所述的一种基于基因表达式编程的智能工厂动态调度方法，其特征在于：步骤1中所述适应度值的计算方式是采用基因表达式编程算法，对初始种群，不断地进行迭代，基因表达式编程的缩写为GEP，同时迭代的种群输入仿真评价模块，仿真评价模块根据种群的状态，以及根据车间人机料法环的基础信息以及动态信息，对种群的状态进行评价。

3.根据权利要求2所述的一种基于基因表达式编程的智能工厂动态调度方法，其特征在于：步骤2中所述终止条件为计算的种群个体的适应度值是否达成生产动态调度目标，若种群的状态已经达成生产动态调度的目标，那么终止；若还没能达成生产动态调度的目标，则继续通过基因表达式编程算法，进行种群的进化和迭代。

4.根据权利要求3所述的一种基于基因表达式编程的智能工厂动态调度方法，其特征在于：仿真评价模块是根据车间人、机、料、法、环的基础信息和动态信息组成仿真评价体系，通过仿真评价体系对生产动态调度目标进行评价。

5.根据权利要求4所述的一种基于基因表达式编程的智能工厂动态调度方法，其特征在于：所述基因表达式编码的格式为：单个基因的组成元素分为两部分，第一部分元素从函数集FS中选择，第二部分元素从终端集TS选择，其中FS包含算数运算加、减、乘、以及保护性的除法，保护性的除法在除数为零时返回1；TS包含表示候选工件的属性和当前状态的元素，用于构造工件派遣规则的排序，即针对每一台设备，根据排序优先级选择对应的工件和工序，可以设计多基因染色体，如下面公式：

ST＝max(AT,MT)

IT＝max(0,CT-AT)

WT＝max(0,AT-CT)

其中，ST为工件当前工序最早开工时间，AT为工件当前工序达到的时间，MT为加要当前工序机器上等待总加工时间，IT为工件当前工序的停滞时间，CT为当前时间，WT为工件加工机器等待时间。

6.一种具有权利要求1至5任意一项所述的基于基因表达式编程的智能工厂动态调度方法的装置，包括规则构造模块和评价模块，其特征在于：所述规则构造模块与评价模块电性连接，所述规则构造模块包括开始单元、种群初始化单元、EGP操作单元和新种群形成单元，所述评价模块包括仿真评价体系单元。

7.根据权利要求6所述的一种基于基因表达式编程的智能工厂动态调度方法的装置，其特征在于：所述开始单元与种群初始化单元电性连接，所述种群初始化单元与EGP操作单元电性连接，所述EGP操作单元与新种群形成单元电性连接。