异址机器的生产配送协同调度方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种异址机器的生产配送协同调度方法和系统，涉及协同调度技术领域。本发明专利技术考虑了机器处于不同地理位置和加工性能的情形下，工件的加工及配送的协同调度问题，通过对该问题进行建模及求解，可以得到最终的调度方案，且该调度方案更加符合实际生产情形。且采用的改进多种群遗传算法的效率更高。形。且采用的改进多种群遗传算法的效率更高。形。且采用的改进多种群遗传算法的效率更高。

【技术实现步骤摘要】
异址机器的生产配送协同调度方法和系统


[0001]本专利技术涉及协同调度
，具体涉及一种异址机器的生产配送协同调度方法和系统。

技术介绍

[0002]面对直接配送情形下异址机器的生产配送协同调度问题，可以简要描述为：在一组具有不同地理位置的同类机(加工速度可能不相同)上加工一批不同客户的订单(工件)，工件加工完成之后被配送到统一的配送中心。目的是基于优化目标合理安排工件在不同机器之间的分配以及各机器上不同工件的加工顺序。
[0003]目前，大多数考虑生产配送协同调度的问题假设所有机器处于同一地理位置，即所有机器是同址的；在此基础上通过构建遗传算法、文化基因算法、模拟退火算法、可变邻域搜索算法等亚启发式算法寻求该类NP
‑
难问题的最优解。
[0004]显然，现有的研究未考虑同类机的加工性能差异对加工环节造成的影响，也未考虑机器在现实中处于不同地理位置对生产环节之后的配送环节造成的影响，使得在应用时不能很好匹配实际生产场景。因此，如何更好的解决上述的异址同类机的生产配送协同调度问题是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种异址机器的生产配送协同调度方法和系统，解决了异址同类机的生产配送协同调度问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]第一方面，提供了一种异址机器的生产配送协同调度方法，该方法包括：
[0010]获取工件信息、机器信息以及调度模型，其中，
[0011]所述工件信息包括：每个工件的加工所需时长、每个工件的权重；
[0012]所述机器信息包括：每个机器的加工速度、每个机器对应的配送时长；
[0013]所述调度模型以最小化所有工件的加权服务完成时刻之和为目标；所述工件的服务完成时刻为工件在机器上的完工时刻与配送时长之和；
[0014]求解所述调度模型，得到最优解；
[0015]基于最优解输出调度方案。
[0016]进一步的，所述求解调度模型，得到最优解，包括：
[0017]S2.1、设置算法参数：种群数量N
p
，种群规模N0，最大进化代数G
max
，移民间隔代数MN，交叉概率p
c
，变异概率p
m
；
[0018]S2.2、初始化种群；
[0019]S2.3、令进化代数计数器gen＝1；
[0020]S2.4、当gen≤G
max
时，执行S2.5；否则转S2.13；
[0021]S2.5、令k＝1；
[0022]S2.6、当k≤N
p
时，转S2.7；否则转S2.10；
[0023]S2.7、计算种群k中各个染色体的适应度；且所述适应度值由调度模型的目标函数值映射得到；
[0024]S2.8、对种群k执行选择、交叉、变异进化操作；
[0025]S2.9、k＝k+1，转S2.6；
[0026]S2.10、若达到移民间隔代数，转S2.11；否则，转S2.12；
[0027]S2.11、对种群执行移民操作；
[0028]S2.12、令gen＝gen+1，转S2.4；
[0029]S2.13、输出多种群遗传算法的最优解。
[0030]进一步的，种群中每条染色体的基因长度为工件的数量n，且染色体上的每个基因取值为该工件所分配的机器序号；
[0031]且染色体对应的工件按w
j
/p
j
非增的顺序排列；其中p
j
表示排列后的第j个工件的加工所需时长，w
j
表示排列后的第j个工件的权重。
[0032]进一步的，在初始化种群时，每个初始种群中的一条染色体按照S2.2.1～S2.2.9的步骤构建，且其余染色体随机生成；
[0033]S2.2.1、获取工件集合J＝{J1,J2,
…
J
n
}；其中，工件集合J中的所有工件按w
j
/p
j
非增的顺序排列；
[0034]S2.2.2、令所有机器的C
i
＝0，其中，C
i
表示第i个机器完成该机器上已分配的所有工件的时刻；
[0035]S2.2.3、令j＝1；
[0036]S2.2.4、当j≤n时，转S2.2.5；否则，转S2.2.8；
[0037]S2.2.5、将第j个工件预分配给每台机器，指定使得第j个工件的服务完成时间最小的机器i
*
加工第j个工件；
[0038]S2.2.6、更新机器i
*
的最早可用时刻
[0039]S2.2.7、令j＝j+1，转至S2.2.4；
[0040]S2.2.8、输出调度序列。
[0041]进一步的，所述移民操作包括：
[0042]选取所有种群中前Z个最优个体，获取Z个个体之间的共同特征；所述共同特征为第j个工件在所有染色体中对应的机器序号相同；
[0043]基于染色体的编码规则将具有共同特征的工件及其对应的机器序号存储到序列W1中；
[0044]选择Z个个体中的最优个体W0，从中删除序列W1，得到不具有共同特征的工件及其对应的机器序号组成的序列W2；
[0045]对序列W2进行局部搜索操作，得到序列W3，将序列W1和序列W3进行合并，得到序列W4；
[0046]比较调度序列W4和W0对应的目标函数值，保留目标函数值小的序列，并进行移民操作。
[0047]进一步的，所述局部搜索操作包括：
[0048]Step1：将序列W2作为初始解π，计算初始解中所有工件的加权服务完成时刻之和f(π)；
[0049]Step2：令算法的运行时长t＝0；
[0050]Step3：当算法的运行时长t≤最大运行时间T
max
，转Step4；否则转Step10；
[0051]Step4：令k＝1；
[0052]Step5：当k≤4时，转Step6；否则转Step9；
[0053]Step6：生成π的邻域N
k
，寻找邻域N
k
中π的局部最优解π
′
，并计算所有工件的加权服务完成时刻之和f(π
′
)；
[0054]Step7：如果f(π
′
)<f(π)，更新调度方案，令π＝π
′
，f(π)＝f(π
′
)，k＝1，转Step5；否则转Step8；
[0055]Step8：令k＝k+1，转Step5；
[0056]Step9：更新算法的运行时长t，转Step3；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异址机器的生产配送协同调度方法，其特征在于，该方法包括：获取工件信息、机器信息以及调度模型，其中，所述工件信息包括：每个工件的加工所需时长、每个工件的权重；所述机器信息包括：每个机器的加工速度、每个机器对应的配送时长；所述调度模型以最小化所有工件的加权服务完成时刻之和为目标；工件的服务完成时刻为工件在机器上的完工时刻与配送时长之和；求解所述调度模型，得到最优解；基于最优解输出调度方案。2.如权利要求1所述的一种异址机器的生产配送协同调度方法，其特征在于，所述求解调度模型，得到最优解，包括：S2.1、设置算法参数：种群数量N
p
，种群规模N0，最大进化代数G
max
，移民间隔代数MN，交叉概率p
c
，变异概率p
m
；S2.2、初始化种群；S2.3、令进化代数计数器gen＝1；S2.4、当gen≤G
max
时，执行S2.5；否则转S2.13；S2.5、令k＝1；S2.6、当k≤N
p
时，转S2.7；否则转S2.10；S2.7、计算种群k中各个染色体的适应度；且所述适应度值由调度模型的目标函数值映射得到；S2.8、对种群k执行选择、交叉、变异进化操作；S2.9、k＝k+1，转S2.6；S2.10、若达到移民间隔代数，转S2.11；否则，转S2.12；S2.11、对种群执行移民操作；S2.12、令gen＝gen+1，转S2.4；S2.13、输出多种群遗传算法的最优解。3.如权利要求2所述的一种异址机器的生产配送协同调度方法，其特征在于，种群中每条染色体的基因长度为工件的数量n，且染色体上的每个基因取值为该工件所分配的机器序号；且染色体对应的工件按w
j
/p
j
非增的顺序排列；其中p
j
表示排列后的第j个工件的加工所需时长，w
j
表示排列后的第j个工件的权重。4.如权利要求3所述的一种异址机器的生产配送协同调度方法，其特征在于，在初始化种群时，每个初始种群中的一条染色体按照S2.2.1～S2.2.9的步骤构建，且其余染色体随机生成；S2.2.1、获取工件集合J＝{J1,J2,
…
J
n
}；其中，工件集合J中的所有工件按w
j
/p
j
非增的顺序排列；S2.2.2、令所有机器的C
i
＝0，其中，C
i
表示第i个机器完成该机器上已分配的所有工件的时刻；S2.2.3、令j＝1；S2.2.4、当j≤n时，转S2.2.5；否则，转S2.2.8；
S2.2.5、将第j个工件预分配给每台机器，指定使得第j个工件的服务完成时间最小的机器i
*
加工第j个工件；S2.2.6、更新机器i
*
的最早可用时刻S2.2.7、令j＝j+1，转至S2.2.4；S2.2.8、输出调度序列。5.如权利要求2所述的一种异址机器的生产配送协同调度方法，其特征在于，所述移民操作包括：达到预定数量的进化代数时，选取所有种群中前Z个最优个体，获取Z个个体之间的共同特征；所述共同特征为第j个工件在所有染色体中对应的机器序号相同；基于染色体的编码规则将具有共同特征的工件及其对应的机器序号存储到序列W1中；选择Z个个体中的最优个体W0，从中删除序列W1，得到不具有共同特征的工件及其对应的机器序号组成的序列W2；对序列W2进行局部搜索操作，得到序列W3，将序列W1和序列W3进行合并，得到序列W4；比较调度序列W4和W0对应的目标函数值，保留目标函数值小的序列，并进行移民操作。6.如权利要求5所述的一种异址机器的生产配送协同调度方法，其特征在于，所述局部搜索操作包括：Step1：将序列W2作为初始解π，计算初始解中所有工件的加权服务完成时刻之和f(π)；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，尹诗，张晗，陈健福，肖巍，周陶，张丽敏，夏露露，谢福龙，许莉萍，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：