[发明专利]一种多目标柔性作业车间多重动态调度方法及系统

权利要求书

1.一种多目标柔性作业车间多重动态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建柔性作业车间模型，包括构建目标函数和确定约束条件；

所述柔性作业车间模型中，生产车间中存在n种工件待加工，其可用工件集合J＝{J₁,J₂,J₃,…,J_n}来表示；车间中存在m台机器，其可用机器集合M＝{M₁,M₂,M₃,…M_m}来表示，用以加工工件；每种工件的生产工序和工序数是给定的，且每道工序能在相应的机器集合中任意选择一台机器；零时刻所有机器均处于等待加工的状态；生产过程中不考虑物料短缺的情况；不考虑工件的准备时间和装夹时间，每台机器加工完上一道工序后立即加工下一道工序；同一时刻，一台机器只能加工一个工件的一道工序；只考虑机器在加工阶段产生的碳排放；

所述目标函数包括最小化最大完工时间、最小化订单拖期惩罚和最小化碳排放；

所述最小化最大完工时间为：

min F₁＝max{C_i}；

其中，为工序p_ij在车间中的第k台机器M_k上的加工时间，p_ij为工件i的第j道工序；i为工件编号，i＝1,2,…,n；j为工序编号，j＝1,2,…,s；k为机器编号，k＝1,2,…,m；C_i为工件i的完工时间；

所述最小化订单拖期惩罚为：

其中，w_i为工件i拖期惩罚系数；D_i为工件i订单交货时间；

所述最小化碳排放为：

其中，EF为加工时间转换为能耗的转换系数，CEF为能耗转换为碳排放的转换系数；

所述约束条件包括生产过程中具有充足的工件物料以满足生产需求，同一时间不能加工同一工件的多道工序，和工件的工序之间存在先后顺序；

步骤2：生产调度；在生产调度过程中将调度过程分成两个阶段，分别是静态调度阶段和动态调度阶段；

采用改进平衡优化器算法对动态部分采取完全重调度的方式进行调度，将未加工工序窗口内的工时数据输入改进平衡优化器算法中，经算法迭代计算后，输出一段工序序列，并根据步骤1建立的约束进行解码得到完工时间、碳排放和拖期三个目标值；

所述改进平衡优化器算法，具体包括以下子步骤：

步骤2.1：设置最大迭代次数；

步骤2.2：初始化平衡优化器算法种群大小；

步骤2.3：判断迭代次数是否大于最大迭代次数；

若否，则执行步骤2.4；

若是，则执行步骤2.5；

步骤2.4：计算每个个体的适应度值，对种群进行非劣排序，计算每个个体拥挤度值，更新平衡优化池，生成平衡优化器子代，子代通过IPOX和MPX交叉，子代通过随机变异操作，工序层变领域搜索，采用Metropoils准则更新种群，然后回转执行步骤2.3；

步骤2.5：判断是否存在紧急事件；

若是，则执行步骤2.6；

若否，则本流程结束；

步骤2.6：采用滚动窗口技术分割工序，将生产计划分为三个窗口：已加工工序窗口、正在加工工序窗口和未加工工序窗口；

在动态扰动发生时刻，以该时刻为分割线，将所有发生在该时刻前的工序归类到已加工工序窗口，将所有发生在该时刻正在加工的工序归类到正在加工工序窗口，将所有发生在该时刻之后的工序归类到未加工工序窗口；并对正在加工工序窗口和未加工工序窗口内的所有工序进行完全重调度；

步骤2.7：针对未加工工序窗口内的工序，采用随机初始化，将这些工序打乱重新分布，获得平衡优化器算法种群大小；

步骤2.8：针对未加工工序窗口，判断迭代次数是否大于最大迭代次数；

若是，则与已加工工序窗口、正在加工工序窗口合并，并回转执行步骤2.5；

若否，则计算每个个体的适应度值，对种群进行非劣排序，计算每个个体拥挤度值，更新平衡优化池，生成平衡优化器子代，子代通过IPOX和MPX交叉，子代通过随机变异操作，工序层变领域搜索，采用Metropoils准则更新种群，然后回转执行步骤2.8。