[发明专利]一种分布式铝型材生产过程的优化调度方法

摘要

本发明涉及一种分布式铝型材生产过程的优化调度方法，属于生产车间智能优化调度技术领域。本发明通过确定原材料在工厂间的分配及工厂内的铝型材生产过程调度模型和优化目标，并使用基于改进的化学反应算法的优化调度方法对目标进行优化；其中，调度模型依据工厂分配规则和每台生产设备上所加工原材料的最大完工时间来建立，同时优化目标为最小化最大完工时间。本发明可在短时间内获得分布式铝型材生产过程调度问题的优良解，从而能降低工厂的生产成本，提高工厂的生产效率，增强企业的竞争力，能有效解决分布式铝型材生产过程由于加工排序不当导致的工厂成本浪费，经济效益不高的问题。

主权项

1.一种分布式铝型材生产过程的优化调度方法，其特征在于：通过确定原材料在工厂间的分配及工厂内的铝型材生产过程调度模型和优化目标，并使用基于改进的化学反应算法的优化调度方法对目标进行优化；其中，调度模型依据工厂分配规则和每台生产设备上所加工原材料的最大完工时间来建立，同时优化目标为最小化最大完工时间Cmax(δ):Cmax＝max{C(1),C(2),…,C(f)}式中，工厂数为f、原料数为n、每个工厂内有m台机器，该优化调度问题的一个解为δ＝{δ(1),δ(2),...,δ(n)}；每个工厂k都是流水车间调度，n种原料分配到不同的工厂进行精馏加工；每个工厂k分配nk种原料，Oi,j表示原料i在机器j上的操作并规定该操作开始后将不允许中断；每个工厂内的每一个操作Oi,j都有相应的标准加工时间pi,j，每个加工操作Oi,j的完工时间为Ci,j,πk表示工厂k的原料精馏加工序列，πk(i)表示πk中第i个位置的原料；每个工厂的加工完工时间为C(k)，调度的目标为在原料排序的集合Φ中找到一个δ*，使得最大完工时间Cmax(δ)最小；所述基于改进的化学反应算法的优化调度方法具体为：Step1、种群、参数初始化：采用随机生成方式初始化种群，随机生成popsize个个体，构成种群规模为popsize的初始种群；初始化MoleColl，MoleColl∈[0,1]，MoleColl决定下次分子发生碰撞的类别；初始化MCK，MCK表示分子间反应操作数占总操作数的百分比；初始化MCLR，MCLR∈[0,1]，MCLR表示一个分子中动能损失的最大限度；初始化IKE，IKE表示分子的初始动能；初始化α与β，这两个参数控制着分解反应与合成反应的阈值；其中，改进的化学反应算法以待加工原料的生产排序作为编码方式，δ＝{δ(1),δ(2),...,δ(n)}，即一个分子，其中，n表示待加工的原料总数；利用最迟完工工厂规则(Latest Completion Factory,LCF)作为解码方式，将原料分配到各工厂；Step2、单分子反应判别：生成随机数b，b∈[0,1]，若随机数b大于MoleColl则执行Step3，否则执行Step6；Step3、单分子反应：随机在当前种群中选择一个分子，对该分子执行与墙壁的轻微碰撞；Step4、分解条件判别：如果在α次与墙体的轻微碰撞中满足分解操作，则执行Step5，否则转至Step3；Step5、分解反应：随机生成两个新的分子，转至Step9；Step6、两分子反应：随机在当前种群中选择两个分子，对这两个分子执行分子间的轻微碰撞；Step7、合成条件判别：如果分子间轻微碰撞后的动能小与阈值β，执行Step8，否则转至Step6；Step8、合成反应：对两个分子发生合成反应，转至Step9；Step9、更新种群：对新生成的分子进行评价，并更新当前种群；Step10、局部搜索：对当前种群最优个体执行基于Insert和Swap的局部搜索；Step11、终止条件判别：设定终止条件为算法运行时间T＝50×n，如果满足，则输出“最优个体”；否则转至步骤Step2，反复迭代，直至满足终止条件为止。