[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

说明书

本发明公开了一种基于改进的水波优化算法的可并行装配线平衡方法。所述方法包括：收集数据；初始化水波优化算法的参数；计算工序的后续时间和紧后工序数量，并且初始化种群；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；更新种群中的所有染色体个体；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并返回更新种群中的所有染色体个体。本发明的一种基于改进的水波优化算法的可并行装配线平衡方法能够对可并行装配线平衡问题实现有效的求解，能有效提高大型装配线的生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及制造业中装配线平衡领域，具体涉及一种基于改进的水波优化算法的可并行装配线平衡方法。

背景技术

在当今工业生产中，随着技术水平的提高，大部分工业产品在生产过程中都需要经过很多的工序，而在一个生产车间中，这些工序通常都涉及不同种类的资源，如工人、设备、空间等。调度这些资源通常需要工作经验丰富的生产专家人工制定调度方案。在涉及工序较少的产品的生产过程中，人工指定调度方案通常能够起到一定的效果，但是在涉及工序较多的产品的生产过程中，特别是大型机械装备的制造过程中，人工制定调度方案耗时耗力，且可能造成装配线上不同资源的忙闲不均、装配线的生产效率不高等问题。

复杂的装配线平衡问题是NP-hard问题，很难在可接受的时间内找到最优解。因此，近些年来很多学者都使用启发式算法或者元启发式算法求解这类问题，如遗传算法，粒子群算法，禁忌搜索算法。对于可并行装配线的问题，现有的研究^[1]在解决工序数量特别多的复杂问题时会出现求解时间过长的问题，本发明利用满足单调递增的概率密度函数的概率根据工序的后续时间和紧后工序的启发式信息进行算法初始化，从而实现在较短的时间内求解，提高算法效率。现有研究(Michels A S,Lopes T C,Sikora C G S,et al.ABenders'decomposition algorithm with combinatorial cuts for the multi-mannedassembly line balancing problem[J].European Journal of Operational Research,2019,278.)在寻优时易陷入局部最优解。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决可并行装配线平衡问题的改进水波优化算法，本发明通过改进的水波优化算法，对染色体个体进行传播、碎浪、折射操作，能够很好提升算法的性能。通过算法得到的方案能够很有效的提高生产效率，降低生产成本。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于改进的水波优化算法的可并行装配线平衡方法，包括以下步骤：

S1、分析可并行装配线特点和收集数据；

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；

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。