[发明专利]一种基于改进的水波优化算法的可并行装配线平衡方法

权利要求书

1.一种基于改进的水波优化算法的可并行装配线平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、收集数据；

S2、初始化水波优化算法的参数；

S3、计算工序的后续时间和紧后工序数量，并且以这两个信息为启发式信息初始化种群；

S4、使用适应度值函数f(X)计算种群中所有染色体个体的适应度值，并且记录适应度值最高的染色体个体为X_best；计算所有染色体个体的适应度值时，计算适应度值f(X)需要将染色体X解码为可并行装配线的一个调度方案，然后计算调度方案中所用到的工作站数量和所用的工人人数，工作站数量越少或者工人人数越少的染色体个体有更高的适应度值，适应度值函数的公式如下：

f(X)＝UB-(w₁*NS+w₂*NW)

其中w₁，w₂分别是工作站数量和工人数量的加权系数；NS是染色体个体X解码为调度方案中所用到的工作站数量；NW是染色体个体X解码为调度方案中所用到的工人总人数；UB是w₁*NS+w₂*NW的上限，UB取为即工序数量n和所有工序需要的人数加权和；

解码采用贪心算法，贪心策略为：如果当前工作站有足够的工人使得当前工序能够完成，那么将当前工序分配到当前工作站；否则，新增一个工人再重新分配，如果工作站上因为空间限制无法新增工人，就新增一个工作站再重新分配；具体的解码的过程如下：

S4.1、初始化解码过程中的参数，即设工作站的数量NS＝1，当前工作站上的工人人数NP＝0，工人总人数为NW＝0，当前工作站上的工人集合P为空集，设队列Q为一个空队列；将染色体个体X上所有的工序按照在染色体个体上出现的顺序加入队列Q中，工序的允许开工时刻t_si为0，其中i表示工序在染色体中的顺序编号，i＝1，2，…，n；

S4.2、判断工序是否全部完成分配，即如果队列Q为空，输出工作站数量NS和工人总人数NW，结束解码过程，否则执行步骤S4.3；

S4.3、读取队列Q中当前工序的信息，即从队列Q头部出队一个元素，定义其为当前工序O_cur，读取该工序需要的装配工人数信息p_cur，装配时间信息t_cur，允许开工时刻t_si；

S4.4、分配当前工序O_cur的装配工人，即在集合P中的所有工人的空闲时间段中，找出在时间段[t_a，t_b]中有p_cur个工人是空闲的，t_a≥t_si，t_b＝t_a+t_cur；如果能找到p_cur个工人在时间段[t_a，t_b]上是空闲的，则指派p_cur个工人在时间段[t_a，t_b]上去加工工序O_cur，并执行S4.6；如果不能找到p_cur个工人在时间段[t_a，t_b]上是空闲的，则执行步骤S4.5；

S4.5、如果当前工作站的工人数NP＜P_max，则增加一个没有被指派任务的工人到当前工作站上，同时将该工人加入集合P，使NP＝NP+1，执行步骤S4.4；否则，增加一个工作站，使NS＝NS+1，NW＝NW+NP，NP＝0，将集合P设为空集，同时将队列中所有的工序的允许开工时刻t_si重新设置为0，执行步骤S4.4；

S4.6、如果工序O_cur的所有紧后工序o_i的允许开工时刻t_si小于t_b，则将该紧后工序的允许开工时刻t_si设置为t_b，执行步骤S4.2；否则保持t_si不变，执行步骤S4.2；

S5、更新种群中的所有染色体个体；

S6、判断是否达到算法结束条件，如果达到，将最优染色体个体X_best解码为一个调度方案，使用该调度方案调整实际装配线，结束整个过程，否则，将当前迭代次数加1并返回步骤S5。