基于简化粒子群算法的生产调度方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于简化粒子群算法的生产调度方法和系统，涉及领域。本发明专利技术添加了机器使用成本的约束，并对成本下限和成本上限进行的合理的设置，给定的成本约束合理，同时，通过修复操作保障了输出的调度方案为可行解，克服了目前的生产调度方法求的解和现实的企业生产情况存在差异，最终输出的调度方案缺乏合理性的技术缺陷。理性的技术缺陷。理性的技术缺陷。

【技术实现步骤摘要】
基于简化粒子群算法的生产调度方法和系统


[0001]本专利技术涉及生产调度
，具体涉及一种基于简化粒子群算法的生产调度方法和系统。

技术介绍

[0002]生产调度就是组织执行生产进度计划的工作。目前，部分研究将机器使用成本作为优化目标，但更贴近于现实的情况是企业的生产安排需要不超过一定的成本，再考虑优化调度目标，也就是说，将机器使用成本作为约束条件，不满足成本约束的生产安排不能作为最终的方案。极少部分研究将机器使用成本作为约束条件，但简单地将所有工件放置在成本最小的机器上和成本最大的机器上作为成本的下限和上限，这样给定的成本约束过于宽松。
[0003]无论是将机器使用成本作为优化目标，还是成本约束过于宽松，均和现实的企业生产情况存在差异，最终输出的调度方案缺乏合理性。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于简化粒子群算法的生产调度方法和系统，解决了现有的生产调度方法缺乏合理性的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于简化粒子群算法的生产调度方法，其特征在于，所述生产调度方法包括：S1、获取作业数据和机器数据，所述作业数据包括，n个作业的集合，每个工件的加工时长；所述机器数据包括m个机器的集合，每台机器的单位时间加工成本；S2、基于作业数据和机器数据确定成本下界和成本上界，包括：将所有作业安放在成本最小的机器上得到成本下限U；确定成本上限的方法包括：c1、给定机器集合M＝M1，M2，
…
，M
m
，设定机器的排序按照单位加工成本的大小进行非降序排序，将n个作业按照加工时间非减的顺序排列形成一个有序列表，即p1≤p2≤
…
≤p
n
；c2、从有序列表中取出第一个作业，将其分配给最早可用的机器，同时这个作业从有序列表中删除，重复此步骤，直至有序列表中作业全部被分配完；c3、通过交换机器上的工件集合，使得成本越小的机器最终完成时间越大，得到成本上限调度排列，此时限调度排列，此时表示第i台机器的最终加工完成时间；c4、计算成本上限调度排列中所有机器的总成本，即为成本上限S3、获取成本预算当对，则所有作业安放在成本最小的机器上，当时，则将成本上限调度排列作为调度方案，当时，则执行步骤S4；S4、以最小化所有作业的总完工时间为优化目标构建优化模型，通过带有修复操作的简化粒子群算法对优化模型进行求解，得到调度方案，其中，修复操作是指，当简化粒子群算法的输出解的成本高于成本上限时，对输出解进行调整，直至输出解的成本低于成本上限，调整过程包括：将所使用的最后一台机器上的首个加工作业插入到相邻的成本小的机器上。2.如权利要求如权利要求1所述的基于简化粒子群算法的生产调度方法，其特征在于，所述优化模型包括目标函数和约束条件：其中，目标函数为：约束条件包括：约束条件包括：约束条件包括：约束条件包括：约束条件包括：约束条件包括：其中，式(1)是目标函数，即最小化所有作业的总完工时间；式(2)保证了每个作业只能被加工一次；
式(3)表示机器上的某个位置最多只能加工一个作业；式(4)表示机器的总使用成本不能超过成本预算；式(5)和(6)对在第M
i
台机器的第k个位置加工的作业的完工时间进行了界定；式(7)表示决策变量为一个二元的0
‑
1变量；C
ik
表示在第i台机器第k个位置加工的工件的完工时间；p
j
表示作业J
j
的加工时长；其中i＝1，...，m，j＝1，...，n，k＝1，...，n。3.如权利要求1或2所述的基于简化粒子群算法的生产调度方法，其特征在于，所述S4具体包括：S401、初始化种群规模N，最大迭代次数G，惩罚因子r以及粒子更新需要用到的参数C
w
、C
p
、C
g
，随机生成N个n维粒子，每一个维度表示编号为该维度的作业，维度上的数值表示该维度的作业所在的加工机器编号；S402、对初始种群中的每个粒子进行解码，并基于优化模型设计适应度函数，根据适应度函数计算种群中解码后的每个粒子的适应度值，包括：其中，表示适应度值；表示所有作业的总完工时间；r是惩罚因子，表示的是粒子所代表的调度方案中实际使用的成本；当两个不同的粒子在进行比较时，舍弃适应度值大的解，保留适应度值小的解；S403、更新每个粒子的局部最优值；S404、更新每一代所有粒子的全局最优值；S405、t＜G是否成立，若是，执行步骤S406，否则，执行S408；S406、更新粒子位置；S407、根据更新后的粒子位置更新第t代种群的局部最优解和全局最优解，并返回S405；S408、通过修复操作对gBest
G
进行修复处理；S409、对修复过的gBest
G
进行局部搜索；S410、输出经过局部搜索后的gBest
G
作为调度方案。4.如权利要求1或2所述基于简化粒子群算法的生产调度，其特征在于，所述修复操作具体包括：a1：计算调度方案gBest
G
的机器使用成本U(gBest
G
)；a2：如果则转到a3；否则转至a12；a3：令γ＝0，x＝m；a4：如果则令γ＝x，并转至a6；否则转至a5；a5：令x＝x
‑
1，转至a4；
a6：令s＝1；a7：如果l
γ
＝l
γ
‑
s
且s＜γ，则转至a8；否则转至a9；a8：令s＝s+1，转至a7；a9：MJ
γ
＝MJ
γ
\{MJ
γ
[0]}，其中MJ
γ
[0]表示的是第γ台机器上的首个被加工作业；a10：MJ
γ
‑
s
＝MJ
γ
‑
s
∪{MJ
γ
[0]}，将MJ
γ
‑
s
中的作业按照SPT规则排列得到更新的调度方案gBest
G
′
；a11：令gBest
G
′
＝gBest
G
′
，转至a2；a12：输出gBest
G
。5.如权利要求3所述的基于简化粒子群算法的生产调度方法，其特征在于，在步骤S402中，所述对初始种群中的每个粒子进行解码，包括：将每台机器上的作业按照SPT规则进行排序；计算...

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