基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法技术

本发明专利技术公开了基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法，对灰狼算法进行改进，采用了两段式编码，实现了连续个体位置与离散调度解间的转换；设计了种群初始化方法，确保种群的质量和多样性；使用双模式并行搜索方式，在搜索过程中平衡算法全局搜索和局部搜索的能力；引入了改进的跟踪与搜寻操作提高了问题的求解精度，其中搜寻采用了组合变异，提高进化的速度，突破了局部最优解。除此之外，根据适应度值关系选择跟踪操作获得的两个子个体中较优的个体作为新个体。体中较优的个体作为新个体。体中较优的个体作为新个体。

【技术实现步骤摘要】
基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法


[0001]本专利技术属于车间作业调度
，具体涉及基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法。

技术介绍

[0002]作业车间调度问题期望合理安排各设备上工件的加工顺序获得较好的生产性能。由于该问题具有很强的理论和应用背景，自提出以来，一直受到国内外研究学者的广泛关注。传统的生产调度问题主要强调与时间、质量或成本等相关的经济指标，未关注与环境等相关的能耗指标，难以指导企业获得真正意义上的最大利润。随着可持续制造的出现，绿色调度问题越来越受到学者和研究者的关注。因此本专利考虑了环境因素的绿色柔性作业车间调度问题，为了求解FJSP问题，建立以总能耗最小化为目标的数学模型。针对该问题的特点，提出了一种改进的灰狼算法(IGWO)来对其进行求解，一方面扩展了算法的应用领域，另一方面有效地降低了车间加工过程中的能耗量，达到了节能减排的目的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法，解决了现有技术中存在的车间生产过程能耗过高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、构建柔性作业车间节能调度问题模型：包括柔性作业车间节能调度问题描述、模型假设；步骤2、对于车间设备以及加工工序进行编码，采用基于工序编码和设备编码的自然数两段式编码；创建空的外部档案A0，规模为N'；设置算法参数：初始种群规模N，当前迭代次数t，最大迭代次数t
max
，跟踪概率MR，搜寻概率1
‑
MR，以及MR
min
、MR
max
；步骤3、采用随机和启发式的组合方式生成规模为N的初始种群；步骤4、将当前种群与外部档案合并，计算合并后种群中所有个体的适应度值来评价该种群中的所有个体，确定决策层个体α、β、δ，并更新外部档案；步骤5、判断是否达到算法终止条件：t＝t
max
，是则转步骤8，否则执行步骤6；步骤6、对外部档案中灰狼个体按照跟踪模式的比例因子MR的概率进行划分全局跟踪和局部搜寻，通过相应的操作后得到新的个体；步骤7、将执行跟踪操作和搜寻操作新生成的个体合并生成新一代灰狼种群；然后转步骤4，进行下一次迭代；步骤8、算法结束，输出满意解，通过满意解得到柔性作业车间设备编码及对应的工序编码排序。2.根据权利要求1所述基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法，其特征在于，步骤1所述模型假设具体为模型满足以下条件：(1)一台设备一次只能加工一个工件；(2)设备一旦开始加工中途不停止；(3)同一工件的工序间有顺序约束，前道工序结束后下一道工序开始加工；(4)工件之间无优劣之分；(5)设备空闲不停机；(6)不考虑设备加工前的准备时间，以及在加工过程中工件装载、卸载的时间；(7)不考虑设备突发故障情况。3.根据权利要求1所述基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法，其特征在于，步骤1具体过程为：在模型假设的基础上，J
i
表示工件i的总工序数；C
iJi
表示工件i的完工时间；n表示工件总数；T
i
表示工件i的交货期；t
ijk
表示工件i的第j道工序在设备k上的加工时间；x
ijk
为0
‑
1变量，如果工件i的第j道工序在设备k上的加工，则x
ijk
＝1,否则x
ijk
＝0；M表示车间单位时间的固定能耗；λ
k
表示设备k加工时单位时间的平均能耗；CT
k
表示设备k的完工时间，CT
ij
表示工件i的第j道工序的完工时间；θ
k
表示设备k空载时单位时间的平均能耗；α表示车间内工件的转移能耗；Z表示车间工件的转移次数；ST
ij
表示工件i的第j道工序的开始加工时间；Z
ijhgk
为0
‑
1变量，如果工件i的第j道工序与工件h的第g道工序不同时在设备k上加工，则Z
ijhgk
＝1,否则Z
ijhgk
＝0；p
ijk
表示工件i的第j道工序在设备k上的加工时间；关于柔性作业车间节能调度问题模型，构建目标函数如下：
ST
i(j)
≥CT
i(j
‑
1)
,i＝1,2,...n,j＝2,...J
i
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
3)3)x
ijk
∈{0,1},i＝1,2,...n,j＝1,2,...J
i
,k＝1,2,...m；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
6)z
ijhgk
∈{0,1},i,h＝1,2,...n,j,g＝1,2,...m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
7)4.根据权利要求1所述基于改进灰狼算法的单目标柔性作业车间节能调度方法，其特征在于，步骤3具体过程为：采用随机和启发式的组合方式生成规模为N的初始种群；工序排序采用随机方式生成，机器选择采用等待时间最短的启发式方法生成，该启发式方法的具体实施步骤如下：步骤3.1、输入将要加工的工序选择O
i,j
及其完工时间t；步骤3.2、识别能够加工工序O
i,j
的所有设备及其加工上一工序的完工时间；步骤3.3、计算每台设备M
k
的等待时间T
k
：如果M
k
在时间t没有加工任何...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾飞，薛永梅，汤彪，李婷婷，王辛羽，杨佳媛，郭艳丽，王雨婷，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
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