一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法和装置，包括如下步骤：步骤1：初始化工件和机器设备的信息；步骤2：更新所有工件当前的工序；步骤3:判断是否有工件需要加工；步骤4：判断是否有工件需要指派机器；步骤5：对每个需要指派机器的工件；步骤6：如果有机器空闲，转到步骤7；如果没有机器空闲，转到步骤2；步骤7：对每台空闲机器，一一使用GEP算法中计算排序选择规则；步骤8：更新工件状态，机器状态和所有信息表，转到步骤2。本发明专利技术使用基因表达式编程进行求解，其中基因表达式包含两部分基因并分别对应路径选择和排序选择的规则，可同时解决工件加工时路径问题和排序问题的调度，为工件生产加工时提高加工效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法和装置


[0001]本专利技术属于工厂动态调度
，具体涉及一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法和装置。

技术介绍

[0002]GEP在解码时，按照从左到右的顺序读取基因中的一个个字符，然后根据语法规则将基因映射为相应的表达式树。GEP的这种染色体结构兼备了GA 和GP的个体组织方法的优点，因此在解决很多问题上，GEP的效率远远要高于GA和GP。基因表达式编程在监督机器学习中的应用研究成果表明,其非常适合于解决分类、复杂函数关系发现问题。消费电子产品的制造加工生产线是一个复杂的随机动态系统。对于柔性混流生产线，生产机器具有一定地柔性，即假定单个工件可以在不同的机器上加工。此时需要解决两个子问题。第一个子问题是工件的工序，需要选择合适的机器上等待进行加工。第二个子问题是某台机器空出来后，需要从同时等待加工的工件中选择合适的工件进行加工。第一个子问题是路径问题，第二个子问题是排序问题。
[0003]现在急需来同时解决路径子问题和排序子问题的调度。为此，我们需要提供一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法和装置来解决上述的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法和装置，使用基因表达式编程进行求解，其中基因表达式包含两部分基因并分别对应路径选择和排序选择的规则，可同时解决工件加工时路径问题和排序问题的调度，为工件生产加工时提高加工效率，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。/>[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：初始化工件和机器设备的信息，对应关系，CT＝0；
[0007]步骤2：CT＝CT+1，更新所有工件当前的工序，以及工件的当前工序和可选机器集合的映射表P2Mtable(CT)；
[0008]步骤3:判断是否有工件需要加工，如果否，结束；如果有，转到步骤4；
[0009]步骤4：判断是否有工件需要指派机器，如果是，转步骤5，为所有需要加工的工件确定加工机器；如果否，转步骤6；
[0010]步骤5：对每个需要指派机器的工件，一一使用GEP算法中计算出路径选择规则，以及根据路径选择选择优先级最高的机器，将工件列入该机器的加工队列；
[0011]步骤6：如果有机器空闲，转到步骤7；如果没有机器空闲，转到步骤2；
[0012]步骤7：对每台空闲机器，一一使用GEP算法中计算排序选择规则，以及根据工序优先排序选择优先级最高的工件工序，机器开始加工该工件；
[0013]步骤8：更新工件状态，机器状态和所有信息表，转到步骤2。
[0014]优选的，所述GEP算法的基因表达式格式有函数集FS和终端集TS两种，终端集TS包括有TS_M和TS_W，所述TS_M对应路径选择问题，所述TS_W 对应工件选择问题。
[0015]优选的，所述函数集FS包含算数运算加“+”、减
“‑”
、乘“*”以及保护性的除法“/”，所述保护性的除法“/”在除数为零时返回“1”，所述函数集FS的集合表示为FS＝{+，
‑
，*，/}。
[0016]优选的，所述TS_M包含表示候选机器设备的属性和当前状态的元素并用于构造机器选择的排序，所述TS_M针对每一个工件并根据排序优先级选择设备，所述TS_M集包含下面元素：
[0017]T_FP—Time of finished processes，机器上已处理完工序的加工时间之和；
[0018]N_FP—Number of finished processes，机器上已处理完工序的数量；
[0019]T_WP—Time of waiting processes，机器上等待加工工序的加工时间之和；
[0020]N_WP—Number of waiting process，机器上等待加工工序的数量；
[0021]PT—Process time，工件当前工序在机器上的加工时间；
[0022]所述TS_W包含表示候选工件的属性和当前状态的元素并用于构造工件派遣规则的排序，所述TS_W针对每一台设备并根据排序优先级选择对应的工件和工序，所述TS_W集包含下面元素：
[0023]CT—Current time,当前时间；
[0024]TA—Arrival Time of the workpiece,工件到达时间；
[0025]TD—Due time,工件交货期；
[0026]AT—Arrival time of current process,工件当前工序达到时间；
[0027]ST—Starting time of current process,工件当前工序最早开工时间；
[0028]RT—Relaxing time,松弛时间，max{TD
‑
CT
‑
TUP,0},CT表示当前时刻；
[0029]PT—Processing time of current process,工件当前工序在机器上的加工时间；
[0030]IT—idle time，工件当前工序的停滞时间，工件闲置时间；
[0031]WT—waiting time，工件加工机器等待时间；
[0032]TUP—time of unfinished processes，工件剩余未完成工序数总加工时间；
[0033]NUP—number of unfinished processes，工件剩余未完成工序数；
[0034]TWP—time of waiting processes on one machine，工件下一工序加工机器上等待工序总加工时间；
[0035]MT—Earliest free time of the machine for the current process，加工当前工序机器的最早空闲时间。
[0036]优选的，所述GEP算法设为二元组染色体，所述二元组染色体内的两条染色体分别对应路径的机器指派规则编码和工件排序的工件派遣规则编码，即所述二元组染色体包括路径部分和排序部分，所述路径部分的子染色体内基因头部由FS和TS_M中元素组成及尾部由TS_M中元素组成，所述排序部分的子染色体内基因头部由FS和TS_W中元素组成及尾部由TS_W中元素组成，机器选择路径子问题对应的规则为F＝(PT*PT)+(PT*T_WP)，工序选择排序子问题对应的规则为：F＝(WT+PT)+(ST
‑
NUP)。
[0037]本专利技术还提供一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法的装置，包括规则构造模块和评价模块，所述规则构造模块与评价模块电性连接，所述规则构造模块包括
开始单元、种群初始化单元、EGP操作单元和新种群形成单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：初始化工件和机器设备的信息，对应关系，CT＝0；步骤2：CT＝CT+1，更新所有工件当前的工序，以及工件的当前工序和可选机器集合的映射表P2Mtable；步骤3:判断是否有工件需要加工，如果否，结束；如果有，转到步骤4；步骤4：判断是否有工件需要指派机器，如果是，转步骤5，为所有需要加工的工件确定加工机器；如果否，转步骤6；步骤5：对每个需要指派机器的工件，一一使用GEP算法中计算出路径选择规则，以及根据路径选择选择优先级最高的机器，将工件列入该机器的加工队列；步骤6：如果有机器空闲，转到步骤7；如果没有机器空闲，转到步骤2；步骤7：对每台空闲机器，一一使用GEP算法中计算排序选择规则，以及根据工序优先排序选择优先级最高的工件工序，机器开始加工该工件；步骤8：更新工件状态，机器状态和所有信息表，转到步骤2。2.根据权利要求1所述的一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法，其特征在于：所述GEP算法的基因表达式格式有函数集FS和终端集TS两种，终端集TS包括有TS_M和TS_W，所述TS_M对应路径选择问题，所述TS_W对应工件选择问题。3.根据权利要求2所述的一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法，其特征在于：所述函数集FS包含算数运算加“+”、减
“‑”
、乘“*”以及保护性的除法“/”，所述保护性的除法“/”在除数为零时返回“1”，所述函数集FS的集合表示为FS＝{+，
‑
，*，/}。4.根据权利要求3所述的一种基于路径和排序选择的GEP人工智能调度方法，其特征在于：所述TS_M包含表示候选机器设备的属性和当前状态的元素并用于构造机器选择的排序，所述TS_M针对每一个工件并根据排序优先级选择设备，所述TS_M集包含下面元素：T_FP—Time of finished processes，机器上已处理完工序的加工时间之和；N_FP—Number of finished processes，机器上已处理完工序的数量；T_WP—Time of waiting processes，机器上等待加工工序的加工时间之和；N_WP—Number of waiting process，机器上等待加工工序的数量；PT—Process time，工件当前工序在机器上的加工时间；所述TS_W包含表示候选工件的属性和当前状态的元素并用于构造工件派遣规则的排序，所述TS_W针对每一台设备并根据排序优先级选择对应的工件和工序，所述TS_W集包含下面元素：CT—Current time,当前时间；TA—Arrival Time of the workpiece,工件到达时间；TD—Due time,工件交货期；AT—Arrival time of current process,工件当前工序达到时间；ST—Starting time of current process,工件当前工序最早开工时间；RT—Relaxing time,松弛时间，max{TD
‑
CT
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TUP,0},CT表示当前时刻；PT—Processing ...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡中骥，李向才，钟鑫，
申请(专利权)人：佳禾智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：