一种车间调度方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车间调度方法、装置及设备，所述车间调度方法包括：根据工件到达热处理环节的顺序生成第一种群，所述第一种群包括至少一个与所述顺序对应的种群个体；对所述第一种群内的种群个体进行交叉操作和变异操作，生成第二种群；基于热处理炉容积解码规则，确定所述第二种群的热处理加工时间和顺序；获取热处理设备的瓶颈程度；根据所述热处理加工时间和顺序，以及所述瓶颈程度，确定所述第二种群中的种群个体的适应度；根据所述适应度确定用于车间调度的调度解。本发明专利技术的实施例，综合考虑柔性作业车间环节约束和热处理环节约束，合理地挑选、组合每次进入热处理炉的工件，使最小化工件的最大完工时间，最大化热处理炉的利用率。

A workshop scheduling method, device and equipment

【技术实现步骤摘要】
一种车间调度方法、装置及设备
本专利技术涉及制造
，尤其涉及一种车间调度方法、装置及设备。
技术介绍
柔性作业车间调度问题(FlexibleJob-shopSchedulingProblem，FJSP)一直被认为是最接近生产实际的调度问题。该问题主要解决n个工件在m台加工设备上的排产。然而，根据实际情况，对于机械类零件而言，工件的生产过程不仅包括需要价格设备的金属材料去除工序(机加工序)，还常常存在需要热处理炉的热处理工序。对于这种具有热处理环节的柔性作业车间调度问题，传统的作业计划排产只考虑机加工序，而将热处理工序作为外协，模拟成工件在两道机加工序之间的纯等待时间。这种处理方式不仅无法给出精细的热处理计划，更让工件在设备上的安排计划因为无法估计热处理工序的准确时间而变得不准确，从而使得作业计划丧失对实际生产的指导。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种车间调度方法、装置及设备，解决了现有技术中工件在设备上的安排计划不准确的问题。依据本专利技术的一个方面，提供了一种车间调度方法，包括：根据工件到达热处理环节的顺序生成第一种群，所述第一种群包括至少一个与所述顺序对应的种群个体；对所述第一种群内的种群个体进行交叉操作和变异操作，生成第二种群；基于热处理炉容积解码规则，确定所述第二种群的热处理加工时间和顺序；获取热处理设备的瓶颈程度；根据所述热处理加工时间和顺序，以及所述瓶颈程度，确定所述第二种群中的种群个体的适应度；根据所述适应度确定用于车间调度的调度解。可选地，在所述根据工件到达热处理环节的顺序生成第一种群之前，所述方法还包括：基于工件的编码初始化所有种群，获得所有工件到达热处理环节的顺序；初始化禁忌表，所述禁忌表包括交叉禁忌表和变异算子禁忌表，每一个种群个体对应一个所述交叉禁忌表以及一个变异算子禁忌表。可选地，所述对所述第一种群内的种群个体进行交叉操作，包括：选取所述第一种群内的种群个体作为交叉操作的第一父代染色体；获取所述第一父代染色体对应的交叉禁忌表，所述交叉禁忌表包括至少一个禁忌项；根据所述交叉禁忌表包含的禁忌项数量确定参考染色体；生成所述交叉操作的位置固定项和顺序固定项；根据所述位置固定项和顺序固定项，对所述第一父代染色体进行交叉操作，生成第一子代染色体；判断所述位置固定项和所述顺序固定项中，是否存在至少一项与所述参考染色体的交叉禁忌表中的禁忌项相同；在所述位置固定项和所述顺序固定项中存在至少一项与所述禁忌项相同时，判断所述第一子代染色体的适应度值是否大于所述第一父代染色体的适应度值中的最优值；在所述第一子代染色体的适应度值均大于所述第一父代染色体的适应度值中的最优值时，结束交叉操作；否则，继续执行所述生成所述交叉操作的位置固定项和顺序固定项的步骤；在所述位置固定项和所述顺序固定项中不存在与所述禁忌项相同的基因时，分别计算所述位置固定项和所述顺序固定项，与所述参考染色体的交叉禁忌表的相似度；在所述相似度大于第一预设值的情况下，判断所述第一子代染色体的适应度值是否大于所述第一父代染色体的适应度值中的最优值，在所述相似度小于或等于第一预设值的情况下，结束交叉操作；根据所述第一父代染色体以及所述第一子代染色体，生成第一子群体。可选地，所述分别计算所述位置固定项和所述顺序固定项，与所述参考染色体的交叉禁忌表的相似度，包括：根据公式：分别计算所述位置固定项和所述顺序固定项，与所述参考染色体的交叉禁忌表的相似度；其中，Ds表示相似度，CSi表示所述位置固定项与所述交叉禁忌表中的第i项中相同基因的数量；CPi表示所述顺序固定项与所述交叉禁忌表中的第i项中相同基因的数量；CTi表示所述交叉禁忌表中的第i项中基因的数量。可选地，对所述第一种群内的种群个体进行变异操作，包括：选取所述第一子群体内的种群个体作为变异操作的第二父代染色体；获取所述第二父代染色体的变异算子禁忌表，所述变异算子禁忌表包括至少一个禁忌项；生成所述变异操作的基因对；根据所述基因对对所述第二父代染色体进行变异操作，生成第二子代染色体；判断所述基因对中是否存在至少一项与所述变异算子禁忌表中的禁忌项相同；在所述基因对中存在至少一项与所述禁忌项相同时，继续执行所述生成所述变异操作的基因对的步骤；在所述基因对中不存在与所述禁忌项相同的基因时，判断所述第二子代染色体的适应度值是否大于所述第二父代染色体的适应度值；在所述第二子代染色体的适应度值大于所述第二父代染色体的适应度值时，结束变异操作，否则，继续执行所述生成所述变异操作的基因对的步骤；根据所述第二父代染色体以及所述第二子代染色体，生成所述第二种群。可选地，所述基于热处理炉容积解码规则，确定所述第二种群的热处理加工时间和顺序，包括：初始化热处理炉的剩余容积C′＝C，其中C′表示所述剩余容积，C为所述剩余容积的初始值；获取所述第二种群中的染色体对应的工件信息，所述工件信息包括：所述第二种群中的染色体的第一个基因对应的工件、单件体积V、工件数量N、未完成组批的工件数量N′；判断所述未完成组批的工件的体积与所述剩余容积的大小，在N′×V≤C′的情况下，将所述剩余容积更新为：C"＝C′-N′×V，所述工件组批完成；根据热处理炉的时间节点和批次的热处理工时，赋予组批完成的批次的热处理开始时间和结束时间，并删除所述染色体中的第一个基因；在所述C"为零的情况下，将所述剩余容积更新为所述初始值C；在所述C"不为零的情况下，若所述染色体中不存在与所述第一个基因对应的工件组批的目标工件，则将所述剩余容积更新为所述初始值C，继续执行所述获取所述第二种群中的染色体对应的工件信息的步骤；若存在所述目标工件，将所述目标工件中的第一个工件的单件体积记为V，工件数量为N，未进行组批的工件数量为N′，继续执行所述判断所述未完成组批的工件的体积与所述剩余容积的大小的步骤；在所述染色体中的基因数量为零的情况下，结束编码。可选地，所述基于热处理炉容积解码规则，确定所述第二种群的热处理加工时间和顺序，还包括：在N′×V＞C′的情况下，将C′/V个工件完成组批，并将所述剩余容积更新为所述初始值C，将所述未进行组批的工件数量更新为：N"＝N′-C′/V；根据热处理炉的时间节点和批次的热处理工时，赋予组批完成的批次的热处理开始时间和结束时间，继续执行所述获取所述第二种群中的染色体对应的工件信息的步骤，并在所述染色体中的基因数量为零的情况下，结束编码。可选地，所述获取热处理设备的瓶颈程度，包括：将所有未安排工序分为热处理前工序和热处理后工序，生成热处理前工序集合和热处理后工序集合；根据所述热处理前工序集合获取第一目标工序集合，所述第一目标工序集合为所述热处理前工序集合中后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车间调度方法，其特征在于，包括：/n根据工件到达热处理环节的顺序生成第一种群，所述第一种群包括至少一个与所述顺序对应的种群个体；/n对所述第一种群内的种群个体进行交叉操作和变异操作，生成第二种群；/n基于热处理炉容积解码规则，确定所述第二种群的热处理加工时间和顺序；/n获取热处理设备的瓶颈程度；/n根据所述热处理加工时间和顺序，以及所述瓶颈程度，确定所述第二种群中的种群个体的适应度；/n根据所述适应度确定用于车间调度的调度解。/n

【技术特征摘要】
1.一种车间调度方法，其特征在于，包括：
根据工件到达热处理环节的顺序生成第一种群，所述第一种群包括至少一个与所述顺序对应的种群个体；
对所述第一种群内的种群个体进行交叉操作和变异操作，生成第二种群；
基于热处理炉容积解码规则，确定所述第二种群的热处理加工时间和顺序；
获取热处理设备的瓶颈程度；
根据所述热处理加工时间和顺序，以及所述瓶颈程度，确定所述第二种群中的种群个体的适应度；
根据所述适应度确定用于车间调度的调度解。


2.根据权利要求1所述的车间调度方法，其特征在于，在所述根据工件到达热处理环节的顺序生成第一种群之前，所述方法还包括：
基于工件的编码初始化所有种群，获得所有工件到达热处理环节的顺序；
初始化禁忌表，所述禁忌表包括交叉禁忌表和变异算子禁忌表，每一个种群个体对应一个所述交叉禁忌表以及一个变异算子禁忌表。


3.根据权利要求1所述的车间调度方法，其特征在于，所述对所述第一种群内的种群个体进行交叉操作，包括：
选取所述第一种群内的种群个体作为交叉操作的第一父代染色体；
获取所述第一父代染色体对应的交叉禁忌表，所述交叉禁忌表包括至少一个禁忌项；
根据所述交叉禁忌表包含的禁忌项数量确定参考染色体；
生成所述交叉操作的位置固定项和顺序固定项；
根据所述位置固定项和顺序固定项，对所述第一父代染色体进行交叉操作，生成第一子代染色体；
判断所述位置固定项和所述顺序固定项中，是否存在至少一项与所述参考染色体的交叉禁忌表中的禁忌项相同；
在所述位置固定项和所述顺序固定项中存在至少一项与所述禁忌项相同时，判断所述第一子代染色体的适应度值是否大于所述第一父代染色体的适应度值中的最优值；
在所述第一子代染色体的适应度值均大于所述第一父代染色体的适应度值中的最优值时，结束交叉操作；否则，继续执行所述生成所述交叉操作的位置固定项和顺序固定项的步骤；
在所述位置固定项和所述顺序固定项中不存在与所述禁忌项相同的基因时，分别计算所述位置固定项和所述顺序固定项，与所述参考染色体的交叉禁忌表的相似度；
在所述相似度大于第一预设值的情况下，判断所述第一子代染色体的适应度值是否大于所述第一父代染色体的适应度值中的最优值，在所述相似度小于或等于第一预设值的情况下，结束交叉操作；
根据所述第一父代染色体以及所述第一子代染色体，生成第一子群体。


4.根据权利要求3所述的车间调度方法，其特征在于，所述分别计算所述位置固定项和所述顺序固定项，与所述参考染色体的交叉禁忌表的相似度，包括：
根据公式：分别计算所述位置固定项和所述顺序固定项，与所述参考染色体的交叉禁忌表的相似度；
其中，Ds表示相似度，CSi表示所述位置固定项与所述交叉禁忌表中的第i项中相同基因的数量；CPi表示所述顺序固定项与所述交叉禁忌表中的第i项中相同基因的数量；CTi表示所述交叉禁忌表中的第i项中基因的数量。


5.根据权利要求3所述的车间调度方法，其特征在于，对所述第一种群内的种群个体进行变异操作，包括：
选取所述第一子群体内的种群个体作为变异操作的第二父代染色体；
获取所述第二父代染色体的变异算子禁忌表，所述变异算子禁忌表包括至少一个禁忌项；
生成所述变异操作的基因对；
根据所述基因对对所述第二父代染色体进行变异操作，生成第二子代染色体；
判断所述基因对中是否存在至少一项与所述变异算子禁忌表中的禁忌项相同；
在所述基因对中存在至少一项与所述禁忌项相同时，继续执行所述生成所述变异操作的基因对的步骤；
在所述基因对中不存在与所述禁忌项相同的基因时，判断所述第二子代染色体的适应度值是否大于所述第二父代染色体的适应度值；
在所述第二子代染色体的适应度值大于所述第二父代染色体的适应度值时，结束变异操作，否则，继续执行所述生成所述变异操作的基因对的步骤；
根据所述第二父代染色体以及所述第二子代染色体，生成所述第二种群。


6.根据权利要求1所述的车间调度方法，其特征在于，所述基于热处理炉容积解码规则，确定所述第二种群的热处理加工时间和顺序，包括：
初始化热处理炉的剩余容积C′＝C，其中C′表示所述剩余容积，C为所述剩余容积的初始值；
获取所述第二种群中的染色体对应的工件信息，所述工件信息包括：所述第二种群中的染色体的第一个基因对应的工件、单件体积V、工件数量N、未完成组批的工件数量N′；
判断所述未完成组批的工件的体积与所述剩余容积的大小，在N′×V≤C′的情况下，将所述剩余容积...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱民，赵子今，葛艳，杨亚聪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11