基于双向智能搜索的制造企业车间调度优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双向A*搜索的制造企业车间调度优化方法，步骤如下：根据系统加工工序构建系统的Petri网模型；将Petri网模型转化成算法的输入文件；构建标识向量、关联矩阵等相关变量用于Petri网演化和启发函数构建；构建A*算法的启发函数；采用系统起始状态标识和终止状态标识作为正向A*和反向A*算法的起始状态，分别向终止状态和起始状态开展A*搜索；判断任一方向搜索算法的最小代价值节点是否到达最终状态，或者是否为对向A*搜索OPEN表中的节点，如果是，从此节点向系统起始节点和终止节点回溯构造最优路径，输出系统的调度方案。本发明专利技术具有搜索节点数目少、更快找到最优调度方案的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车间作业调度
，特别是一种基于双向智能搜索的制造企业车间调度优化方法。
技术介绍
制造企业车间调度是一个包含多个生产任务和多个可用资源(机器)的调度制造系统。制造企业车间调度问题是指给定一组作业，要求在一组机器上完成，每台机器在任何时刻最多只能加工一个作业，一个作业在一台机器上的加工称为一道工序，工序加工的时间是固定的，目标是找到所有作业加工时间最短的调度方案。高效的调度优化方法可以方便、快捷、有效地实施制造系统的调度；可以缩短作业调度计划所需的时间；遇到干扰时，可迅速且可靠地做出反应，及时改变计划、增加生产的柔性，应对快速变化的市场需求，提高企业的竞争力。为了获得车间作业优化调度方案，传统的基于A*搜索算法的调度优化策略，是在系统Petri网模型可达图上从起始节点采用单向A*搜索算法，找到从系统起始状态到终止状态的最优变迁发射序列，即系统的最优加工序列，最后再按照作业任务排列表的内容进行任务执行。然而，单向A*搜索算法存在随着搜索深度的增加，需要扩展的节点数越来越多，使得计算过程需要耗费大量的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种所扩展节点数大大减少、计算速度快、搜索结果较优的制造企业车间智能调度优化方法。实现本专利技术的目的技术解决方案为：一种制造企业车间的双向A*搜索智能调度优化方法，具体步骤如下：步骤1、采用Petri网对制造企业车间各加工操作顺序、操作时间和所用资源进行建模，构建Petri网模型；步骤2、将步骤1构建的Petri网模型转化为输入文件；输入文件的格式为：总操作库所数,备选操作库所数,资源库所数,各作业的工作量；<作业号,作业内操作号,总操作号,资源号,操作时间；>…其中文件的第一行表达Petri网的全局信息，文件的剩下部分是对各个加工操作的描述，<>…表示此结构的重复，作业号表示作业的编号，作业内操作号表示操作在所在作业中的编号，总操作号表示操作在整个系统中的编号，资源号表示资源的编号，操作时间表示操作加工所用的时间。步骤3、根据步骤2的输入文件，构建用于Petri网模型演化的前置和后置关联矩阵；Petri网模型演化的前置关联矩阵L+和后置关联矩阵L-的公式如下：其中1≤i≤n，1≤j≤m，n为库所数，m为变迁数。步骤4、构建四个堆栈结构的表，分别是OPEN、CLOSED、ROPEN、RCLOSED，分别用于存放正向A*搜索过程中待扩展节点和已扩展节点，和逆向A*搜索过程中待扩展节点和已扩展节点；步骤5、构建A*算法的启发函数h，该启发函数h具有可采纳性，即针对系统某个节点，对其估计的从此节点到系统终止节点的代价值不能大于此节点到系统终止节点的最小代价值；所述的A*算法的启发函数h具体为：h(M)=maxk∈SM{RWTk+Mrk本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双向智能搜索的制造企业车间调度优化方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1、采用Petri网对制造企业车间各加工操作顺序、操作时间和所用资源进行建模，构建Petri网模型；步骤2、将步骤1构建的Petri网模型转化为输入文件；步骤3、根据步骤2的输入文件，构建用于Petri网模型演化的前置和后置关联矩阵；步骤4、构建四个堆栈结构的表，分别是OPEN、CLOSED、ROPEN、RCLOSED，分别用于存放正向A*搜索过程中待扩展节点和已扩展节点，和逆向A*搜索过程中待扩展节点和已扩展节点；步骤5、构建A*算法的启发函数h，该启发函数h具有可采纳性，即针对系统某个节点，对其估计的从此节点到系统终止节点的代价值不能大于此节点到系统终止节点的最小代价值；步骤6、从系统起始状态和终止状态双向运行A*搜索算法，搜索从系统起始状态到终止状态的变迁发射序列；步骤7、输出变迁发射序列，由变迁发射序列所引发的加工操作得出所有工件调度的顺序，包括所有工件的每个工序的加工机器、加工耗时、加工开始时间、加工结束时间和系统总的加工时间。

【技术特征摘要】
1.一种基于双向智能搜索的制造企业车间调度优化方法，其特征在于，具
体步骤如下：
步骤1、采用Petri网对制造企业车间各加工操作顺序、操作时间和所用资
源进行建模，构建Petri网模型；
步骤2、将步骤1构建的Petri网模型转化为输入文件；
步骤3、根据步骤2的输入文件，构建用于Petri网模型演化的前置和后置
关联矩阵；
步骤4、构建四个堆栈结构的表，分别是OPEN、CLOSED、ROPEN、
RCLOSED，分别用于存放正向A*搜索过程中待扩展节点和已扩展节点，和逆向
A*搜索过程中待扩展节点和已扩展节点；
步骤5、构建A*算法的启发函数h，该启发函数h具有可采纳性，即针对系
统某个节点，对其估计的从此节点到系统终止节点的代价值不能大于此节点到系
统终止节点的最小代价值；
步骤6、从系统起始状态和终止状态双向运行A*搜索算法，搜索从系统起
始状态到终止状态的变迁发射序列；
步骤7、输出变迁发射序列，由变迁发射序列所引发的加工操作得出所有工
件调度的顺序，包括所有工件的每个工序的加工机器、加工耗时、加工开始时间、
加...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄波，许志华，许多，张加浪，吕建勇，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32