[发明专利]一种作业车间中间调度方案的评估方法和系统

说明书

本发明公开了一种作业车间中间调度方案的评估方法和系统，属于车间调度相关技术领域。本发明只计算邻域解中特定两个工序的“头长度+尾长度+工序加工时间”值，提高了评估效率；本发明将特定工序的参数求和结果中的较大值作为初步评估结果，并将初步评估结果分为两类：初步评估结果与原解中的完工时间进行比较，将初步评估结果大于或等于原解完工时间的作为第一类，并将初步评估结果作为该邻域解的最终评估结果；将初步评估结果小于原解完工时间的作为第二类，通过引入误差校正参数，减少关键路径上其他没有改变加工顺序的工序对评估结果的影响，从而对初步评估结果做进一步修正。通过上述操作，最终达到提高评估准确率，降低评估误差的效果。

技术领域

本发明属于车间调度相关技术领域，更具体地，涉及一种作业车间中间调度方案的评估方法和系统。

背景技术

车间调度问题是指通过确定工件在机器上的加工次序，以提高车间的生产效率，降低生产成本等。作业车间调度问题(job-shop scheduling problem,JSP)是一种经典的车间调度问题，其可以简单描述为有n个工件，每个工件有m道工序，这些工序需要在m台不同的机器上进行加工，不同的工件流经的机器顺序不同。需要决策的是每一台机器上工件的加工次序，最终使得某些指标达到最优。

JSP是NP(non-deterministic polynomial，多项式复杂程度的非确定性问题)完全问题，即到目前为止，没有一种算法能够在有限的时间内对一定规模的JSP进行精确求解。在这种情况下，智能优化算法成为求解该问题的首选，它能够在规定的时间里求得该问题的满意解。在智能优化算法中，局部搜索是保证求解结果优劣的关键。局部搜索是通过改变当前解(即当前调度方案)关键路径块上的某些工序的加工顺序，从而生成一系列的邻域解，即中间调度方案，在对这些邻域解的评估后选取其中最好的做为下一次迭代过程中的当前解并重复上述过程，直到达到规定的标准后结束局部搜索过程。其中，生成邻域解的方式通常有两种：1)选择原解中关键路径块上的某一工序，当满足某些约束条件时，将其向前插入同一关键路径块中；2)选择关键路径块上的某一工序，当满足某些约束条件时，将其向后插入同一关键路径块中。在整个计算过程中，局部搜索在整个智能优化算法中占用大量的运算时间，而对邻域解的评估占用了局部搜索过程中大量的运算时间。因此，一种高效的邻域解评估方法能够极大地提高算法的运行效率，从而提高算法的求解结果。

在现有研究中，对邻域解的评估通常分为两种方法：1)对邻域解进行精确评估。这种方法就是通过对邻域解进行完全重新解码或者部分重新解码，该方法的优点是能够获得每一个邻域解的精确值，使得在对邻域解进行选择的时候具有更加准确的评判标准，缺点是该方法的计算时间较长，极大的增加了整个算法的运行时间。2)对邻域解进行近似评估。这种方法是通过求解邻域解中部分工序的某些参数，并根据一些规则对参数进行计算，最后将计算结果作为该邻域解的完工时间。该方法的优点是能够极快的对邻域解进行评估，但存在有评估后得到的值可能不准确的缺点。为了均衡求解质量和求解效率，在现有研究中通常使用近似评估方法对邻域解进行评估，其中Balas等人(Balas E,VazacopoulosA.Guided local search with shifting bottleneck for job shop scheduling[J].Management science,1998,44(2):262-275.)提出的评估方法是现有研究中最好且最常用的评估方法，其综合性能最好，但仍然存在有评估过程中有大量不必要的计算过程，且评估后的结果不够准确等缺点。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种作业车间中间调度方案的评估方法和系统，其目的在于对作业车间调度的中间调度方案进行更加快速和精确评估。

为实现上述目的，本发明提供了一种作业车间中间调度方案的评估方法，包括：

S1.在当前调度方案任一个关键路径块上随机选取第一工序u和第二工序v，改变所选工序加工顺序后生成中间调度方案；其中，第一工序u在第二工序v之前加工；