一种基于解空间转化的双行车调度方法、系统及应用技术方案

本发明专利技术属于行车调度技术领域，公开了一种基于解空间转化的双行车调度方法、系统及应用，获取任务列表，选出最靠前的两个任务；将行车与任务进行关联；产生分支树，深度遍历所有叶子节点，形成对应数量的调度链；计算出每一条调度链的花费的总时间、第一任务完成时间；根据筛选标准选出总评分最高的调度链；取出最佳调度链的链首，作为主副分配计划；根据主副分配计划产生相对应的调度方案；主副行车执行调度计划。本发明专利技术简单、直观、高效、可解释性强，搜索时间极短。本发明专利技术与遗传算法、蚁群算法等检索策略并不冲突，而是互补关系。而是互补关系。而是互补关系。

【技术实现步骤摘要】
一种基于解空间转化的双行车调度方法、系统及应用


[0001]本专利技术属于行车调度
，尤其涉及一种基于解空间转化的双行车调度方法、系统及应用。

技术介绍

[0002]目前，我国钢铁行业进行结构性调整，采用高新技术改革传统产业模式。在无人化、智能化的调度这个方面，我国走在世界前列。炼钢厂需要使用行车完成大量、多种类的板坯搬运工作，为提高效率，炼钢车间常使用两台至三台行车协同运作。然而，多行车协同调度问题是复杂的非确定性难题。
[0003]现今依旧存在许多炼钢厂依然采用人工控制行车的运作，其规划效率低、时间浪费严重。常见的双行车调度算法，多以群体算法、遗传算法和强化学习算法为主。群体算法对计算机的运算能力提出了一定要求，需要花费的时间长，不一定能够用于实时决策。强化学习及其衍生出的算法，不仅在训练时需要算力支持，还需要开发人员编写一个虚拟环境用于仿真和与智能体进行交互。虚拟环境的编写繁琐，而且对其做出一些微小变动，就可能需要整体进行重新训练。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：（1）采用人工控制行车的运作，其规划效率低、时间浪费严重。
[0005]（2）现有的双行车调度方法对计算机的运算能力要求较高，需要花费的时间长，不一定能够用于实时决策。
[0006]（3）现有的双行车调度方法需要编写繁琐的虚拟环境。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于解空间转化的双行车调度方法、系统及应用。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种基于解空间转化的双行车调度方法包括：步骤一，获取任务列表，选出最靠前的两个任务；步骤二，将行车与任务进行关联，确保每个行车都有自己的任务需要执行；步骤三，产生分支树，深度遍历所有叶子节点，形成对应数量的调度链。每一条调度链都是一个备选的调度计划；步骤四，计算出每一条调度链的花费的总时间、第一任务完成时间，这两个标注用于衡量调度链的优劣；步骤四，计算出每一条调度链的花费的总时间、第一任务完成时间，这两个标注用于衡量调度链的优劣；步骤六，取出最佳调度链的链首，作为当前时刻的主副分配计划；步骤七，根据主副分配计划产生相对应的调度方案；步骤八，主副行车执行调度计划，在任一行车完成调度计划时，返回到步骤一。
[0009]进一步，所述步骤二将行车与任务进行关联中，将任务在逻辑上划分为不同阶段，在任务的某一阶段指定某行车为主行车，另一行车为副行车，每次的主副分配的有效期都维持一个阶段。
[0010]进一步，所述步骤二将行车与任务进行关联中：a) 若两个任务都已被执行，保持先前关联；b) 若有一个任务未被执行，则将其分配给空闲的行车；c) 若两个任务都未执行，按照任务抓取点和行车位置在轨道上同侧的原则分配任务。
[0011]进一步，所述步骤五中的筛选标准包括：应当先完成的任务被先完成；完成两个任务的总时间最少；先完成的任务花费的时间最少。
[0012]进一步，所述步骤五根据筛选标准选出总评分最高的调度链中，用Y表示各个方案的最终得分：；其中，w1与w2是权重参数，用于衡量先完成的任务所耗费的时间和总耗费时间的重要性，默认为10。
[0013]进一步，所述步骤七根据主副分配计划产生相对应的调度方案包括：a) 主行车进行阶段任务计划。
[0014]b) 副行车的阶段任务计划若与主行车有冲突，则尽可能向目标点移动，或者避让。
[0015]本专利技术的另一目的在于提供一种基于解空间转化的双行车调度系统，所述基于解空间转化的双行车调度系统包括：任务获取模块，用于获取任务列表，选出最靠前的两个任务；任务获取模块，用于获取任务列表，选出最靠前的两个任务；主副分配模块，用于在任务的某一阶段指定某行车为主行车，另一行车为副行车；遍历解空间模块，用于采用二叉树结构来记录不同的主副分配方案；遍历解空间模块，用于采用二叉树结构来记录不同的主副分配方案；结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：本专利技术简单、直观、高效、可解释性强，搜索时间极短。
[0016]在厂房内实际生产时，经常有需要改变任务排程的情况出现。本专利技术因为搜索时间短，故而可以应用于实时决策。常见群体算法和强化学习算法也是在经过缩小的解空间中搜索，但是解空间依然非常庞大，可能达到百万、千万甚至上亿的级别，搜寻时间较长，难以实时进行决策调度。
[0017]本专利技术并不指定在解空间中的检索策略，所以本专利技术与遗传算法、蚁群算法等检索策略并不冲突，而是互补关系。如果将一个搬运任务划分为更多更加精细的阶段，可以配合遗传算法借用启发式信息搜索最优解。
[0018]第二，技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本专利技术所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：首先，炼钢车间的行车可以根据智能化调度算法自动运行，而不需要人工操作，人工成本得到了降低，安全系数得到了提高。
[0019]其次，根据智能调度算法所得出的调度方案比人工调度效率更高。
[0020]最后，机器几乎不存在失误的情况，系统稳健度更高。
[0021]第三，作为本专利技术的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：（1）本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：用机器代替人工进行行车调度，预计可以提高工作效率，降低人员成本。
[0022]（2）本专利技术的技术方案填补了国内外业内技术空白：尽管我国智能制造走在世界前列，但是目前炼钢车间的行车调度问题依然以人工经验决策为主，智能化程度低。
[0023]（3）本专利技术的技术方案克服了技术偏见：神经网络相关的算法，如深度强化学习算法Deep Q Network，虽然效果往往出众，但是可解释性不强。本专利技术方案采用了一种基于推理和分析的、可解释性强的调度算法。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例提供的基于解空间转化的双行车调度方法的流程图。
[0025]图2是本专利技术实施例提供的第一次进行主副分配的示意图。
[0026]图3是本专利技术实施例提供的第二次进行主副分配的示意图。
[0027]图4是本专利技术实施例提供的任务阶段划的示意图。
[0028]图5是本专利技术实施例提供的方案转化的示意图。
[0029]图6是本专利技术实施例提供的深度为9的二叉树的原理图。
[0030]图7是本专利技术实施例提供的深度为2的二叉树的原理图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]为了使本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于解空间转化的双行车调度方法，其特征在于，所述基于解空间转化的双行车调度方法包括：步骤一，获取任务列表，选出最靠前的两个任务；步骤二，将行车与任务进行关联；步骤三，产生分支树，深度遍历所有叶子节点，形成对应数量的调度链；步骤四，计算出每一条调度链的花费的总时间、第一任务完成时间；步骤五，根据筛选标准选出总评分最高的调度链；步骤六，取出最佳调度链的链首，作为主副分配计划；步骤七，根据主副分配计划产生相对应的调度方案；步骤八，主副行车执行调度计划，在任一行车完成调度计划时，返回到步骤一。2.如权利要求1所述的基于解空间转化的双行车调度方法，其特征在于，所述步骤二将行车与任务进行关联中，将任务在逻辑上划分为不同阶段，在任务的某一阶段指定某行车为主行车，另一行车为副行车，每次的主副分配的有效期都维持一个阶段。3.如权利要求1所述的基于解空间转化的双行车调度方法，其特征在于，所述步骤二将行车与任务进行关联中：a)若两个任务都已被执行，保持先前关联；b)若有一个任务未被执行，则将其分配给空闲的行车；c)若两个任务都未执行，按照任务抓取点和行车位置在轨道上同侧的原则分配任务。4.如权利要求1所述的基于解空间转化的双行车调度方法，其特征在于，所述步骤五中的筛选标准包括：应当先完成的任务被先完成；完成两个任务的总时间最少；先完成的任务花费的时间最少。5.如权利要求1所述的基于解空间转化的双行车调度方法，其特征在于，所述步骤五根据筛选标准选出总评分最高的调度链中，用Y表示各个方案的最终得分：；其中，w1与w2是权重参数，用于衡量先完成的任务所耗费的时间和总耗费时间的重要性。6.如权利要求1所述的基于解空间转化的双行车调度方法，其特征在于，所述步骤七根据主副分配计划产生相对应的调度方案包括：a)主行车进行阶段任务计划；b)副行车的阶段任务计划若与主行车有冲突，则尽可能向目标点移动，或者避让。7.一种用于实施权利权利要求1~6任意一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：满君丰，徐轲，杨恒伏，张治平，邱永峰，周峻，周文健，姜玉璇，
申请(专利权)人：湖南第一师范学院，
类型：发明
国别省市：