[发明专利]一种带运输过程的分布式柔性车间调度方法及系统

说明书

本发明提供了一种带运输过程的分布式柔性车间调度方法及系统，包括：获取待加工工件信息，以及分布式柔性车间相关信息；依据待加工工件信息、分布式柔性车间相关信息以及预设的分布式柔性车间调度模型，得到调度结果；其中，所述分布式柔性车间调度模型设置为，利用加权和法对完工时间和总能量消耗进行同时优化的基于顺序的混合整数线性规划模型；在确定机床之间的运输时间时，预设虚拟机床，将虚拟机床输送每个工件的的工序设定为第一道工序；本发明考虑了机床之间的运输时间这一典型约束条件，并利用加权和法对多目标问题中的完工时间和总能量消耗进行了同时优化，首次建立了基于顺序的MILP数学模型。

技术领域

本发明属于车间调度技术领域，尤其涉及一种带运输过程的分布式柔性车间调度方法及系统。

背景技术

近年来，随着企业间协作生产的日益普及，分布式制造系统受到了广泛的关注；由于分布式调度问题具有重要的理论和应用价值，目前已扩展到分布式并行机调度问题、分布式置换流水作业调度问题和分布式混合作业车间调度问题等多个方向；分布式柔性作业车间调度问题(Distributed Flexible Job-shop Scheduling Problem，DFJSP)是分布式车间调度问题(DSSP)的一个典型分支，具有多个工厂同时工作，每个工厂代表一个柔性作业车间的特点，DFJSP问题包含了三维优化问题，包括工件分配问题、机床分配问题和工序优化问题。

发明人发现，现有的解决分布式柔性作业车间调度问题的方法中，没有考虑工件在机床之间的运输时间因素，且目前研究的算法以及其他元启发式算法在DFJSP中的有效性还没有得到验证，不存在求解带运输时间的DFJSP问题算法。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种带运输过程的分布式柔性车间调度方法及系统，本发明提出了一种基于人工免疫算法(Artificial Immune Algorithm，AIA)和遍邻域算法(variable neighborhood search，VNS)的混合元启发式算法来求解带运输时间的DFJSP问题(DFJSP with Transportation time，DFJSP-T)。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种带运输过程的分布式柔性车间调度方法，包括：

获取待加工工件信息，以及分布式柔性车间相关信息；

依据待加工工件信息、分布式柔性车间相关信息以及预设的分布式柔性车间调度模型，得到调度结果；

其中，所述分布式柔性车间调度模型设置为，利用加权和法对完工时间和总能量消耗进行同时优化的基于顺序的混合整数线性规划模型；在确定机床之间的运输时间时，预设虚拟机床，将虚拟机床输送每个工件的的工序设定为第一道工序，每后一道工序的完成时间等于前一道工序的完成时间加上所述后一道工序的加工时间以及两机床之间的运输时间，从所有作业的最后工序获得最大完成时间。

进一步的，所述分布式柔性车间调度模型为：minω·C_max+(1-ω)·TEC，其中，ω为目标的权重值，C_max为从最后工序获得的最大完成时间，TEC为总能量消耗。

进一步的，总能量消耗TEC为：

其中，n为工件的数量，op_j为每个工件j的工序数量，u为工厂的数量，m为每个工厂中机床的数量，j为工件编号，l为工序编号，i为机床编号，f为工厂编号，X_j,l,f,i,k为二元决策变量，pt_j,l,f,i为工序O_j，l在工厂f的机床i上的加工时间，ec_j,f,i为工件j在工厂f的机床i加工的单位能耗。