基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法技术

本发明专利技术提出一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，基于液压缸零部件生产车间的运行特点，设定基本条件、基本参数和约束条件；基于所述基本条件、基本参数和约束条件，构建以最小化最大完工时间和最小化半成品库存占用为目标的液压缸零部件车间生产调度模型；设定编码和解码规则；采用多目标进化算法进行求解，得到同时考虑最大完工时间和在制品库存量的最优调度方案。增强局部搜索能力，更有效的寻找全局或局部的更优解，收敛速度快，不容易陷入局部最优，使得最终获得的调度方案更为精准。精准。精准。

【技术实现步骤摘要】
基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法


[0001]本专利技术涉及液压缸零部件车间生产调度
，具体涉及一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法。

技术介绍

[0002]液压缸是大型工程机械设备动力传输的关键，是大型工程建设产业、矿业、基建产业不可或缺的重要产品。液压缸装配所需零部件种类繁多、工序复杂，是影响液压缸生产周期的关键因素；液压缸零部件的加工工序包含热处理、车削、焊接、钻孔等多种工艺，是多目标柔性作业车间调度问题(Multi
‑
objective flexible Job
‑
shop Scheduling Problem,MOFJSP)。多目标柔性作业车间调度问题不仅是实际生产过程中一类复杂度较高的典型问题，而且在数学上属于非决定性多项式集合Np＝hard组合优化问题。柔性作业车间问题可以描述为n个工件{J1,J2,...J
n
}在m台机器{M1,M2,...M
m
,}上加工，每个工件有若干道待加工工序，每道工序可以选择其可选机器集中任一机器加工，求解最优的调度方案以使调度目标最优。
[0003]在现有技术中，针对多目标优化问题出现了多目标进化算法(Multi
‑
Object Evolutionary Algorithm,MOEA)，由于零部件生产时间的不确定以及保养维护的需求，液压缸零部件在完成装配之前往往会在半成品库堆积存放，给企业带来较大的库存成本、人工成本和管理成本；甚至有时还因为生产周期过长、信息丢失等因素造成液压件丢失，严重延误生产周期。而采用MOEA算法很少针对这种多批次模型并将在制品的库存成本作为优化目标的较少以最小化最大完工时间和最小化在制品库存量为研究目标建立模型，导致直接应用于液压缸零部件车间生产调度所得到的调度方案并不准确。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，考虑液压缸零部件不同批次对在制品库存量的影响，构建多目标柔性作业车间调度模型，并设计一种改进多目标进化算法，以解决同时考虑最大完工时间和在制品库存量的生产调度问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：基于液压缸零部件生产车间的运行特点，设定基本条件、基本参数和约束条件；
[0007]步骤S2：基于所述基本条件、基本参数和约束条件，构建以最小化最大完工时间和最小化半成品库存占用为目标的液压缸零部件车间生产调度模型；
[0008]步骤S3：设定编码和解码规则，基于机器选择MS和工序排序OS进行二阶段编码，所述机器选择MS中的每个数字代表相应工序选择加工机器的序号，所述工序排序OS中每一个数字代表工件号，出现的次数代表工件的工序的序号；
[0009]步骤S4：采用混合随机法生成机器选择MS的编码和工序排序OS的编码，得到初始
种群；
[0010]步骤S5：选择所述初始种群中的个体，进行整理；
[0011]步骤S6：采用随机联赛法选择父代，基于每批工件的数量，通过自适应同化因子和转移长度进行POX交叉；
[0012]步骤S7：设定多层级反馈的领域搜索结构，进行变异，生成子代种群；
[0013]步骤S8：重复步骤S6至步骤S7，当满足迭代次数时，得到最优调度方案。
[0014]优选地，步骤S1中的所述基本参数包括：
[0015]i：工件数量，i＝1,2,...,n；
[0016]j：工序号，j＝1,2,3,...,b；
[0017]k：机器序号，k＝1,2,...,m；
[0018]O
ij
：工件i的第j道工序；
[0019]M
ij
：工序O
ij
可选择的机器集；
[0020]C
i
：工件i的完工时间；
[0021]S
ijk
：工序O
ij
在机器k上的开始时间；
[0022]P
ijk
：工序O
ij
在机器k上的加工时间；
[0023]C
ijk
：工序O
ij
在机器k上的结束时间；
[0024]工序O
ij
在机器k上的加工情况；
[0025]C
tmax
：最大完工时间；
[0026]M：无穷大正数；
[0027]L
n
：液压缸组件批次信息集合,n＝1,2,...,l；
[0028]每批液压件的完成时间集合；
[0029][0030][0031][0032]优选地，步骤S1中的约束条件包括：
[0033]1)工序O
i(j+1)
的开始加工时间不早于工序O
ij
的加工完成时间，如公式所示：
[0034][0035]2)每道工序只能在对应工位的一台机器上加工，如公式所示：
[0036][0037]3)每台机器同一时刻最多加工一道工序，如公式所示：
[0038]C
ijk
≤S
ghk
+M(1
‑
γ
ijghk
)；
[0039]4)工序O
ij
的开始加工时间和完工时间，如公式所示：
[0040]C
ijk
＝P
ijk
+S
ijk
。
[0041]优选地，步骤S2中所述最小化最大完工时间minC
max
的表达式为：
[0042]minC
max
＝min[max(C
i
)]。
[0043]优选地，步骤S2中所述最小化半成品库存占用minγ的表达式为：
[0044][0045]优选地，步骤S5中所述进行整理的方法包括以下步骤：
[0046]步骤S51：基于所述工序排序OS部分，对照液压缸批次信息，得到每个工序所对应工件的加工批次；
[0047]步骤S52：记录所述加工批次中批次出现的次序；
[0048]步骤S53：基于所述次序，将属于同一加工批次的工件工序编码组合在一起，得到整理后的工序编码，所述机器选择MS部分的编码按照工序编码进行组合。
[0049]优选地，步骤S6中所述POX交叉的方法包括以下步骤：
[0050]步骤S61：计算每个液压缸批次包含工件数量，得到包含每批工件数量的矩阵[n
L1
，n
L2
，
…
，n
Ll
]，使用轮盘赌选出待交叉的加工批次号，其中每批被选中的概率由下列公式计算：
[0051][0052]步骤S62：通过以下公式计算自适应同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：基于液压缸零部件生产车间的运行特点，设定基本条件、基本参数和约束条件；步骤S2：基于所述基本条件、基本参数和约束条件，构建以最小化最大完工时间和最小化半成品库存占用为目标的液压缸零部件车间生产调度模型；步骤S3：设定编码和解码规则，基于机器选择MS和工序排序OS进行二阶段编码，所述机器选择MS中的每个数字代表相应工序选择加工机器的序号，所述工序排序OS中每一个数字代表工件号，出现的次数代表工件的工序的序号；步骤S4：采用混合随机法生成机器选择MS的编码和工序排序OS的编码，得到初始种群；步骤S5：选择所述初始种群中的个体，进行整理；步骤S6：采用随机联赛法选择父代，基于每批工件的数量，通过自适应同化因子和转移长度进行POX交叉；步骤S7：设定多层级反馈的领域搜索结构，进行变异，生成子代种群；步骤S8：重复步骤S6至步骤S7，当满足迭代次数时，得到最优调度方案。2.根据权利要求1所述的一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，其特征在于：步骤S1中的所述基本参数包括：i：工件数量，i＝1,2,...,n；j：工序号，j＝1,2,3,...,b；k：机器序号，k＝1,2,...,m；O
ij
：工件i的第j道工序；M
ij
：工序O
ij
可选择的机器集；C
i
：工件i的完工时间；S
ijk
：工序O
ij
在机器k上的开始时间；P
ijk
：工序O
ij
在机器k上的加工时间；C
ijk
：工序O
ij
在机器k上的结束时间；工序O
ij
在机器k上的加工情况；C
tmax
：最大完工时间；M：无穷大正数；L
n
：液压缸组件批次信息集合,n＝1,2,...,l；每批液压件的完成时间集合；每批液压件的完成时间集合；每批液压件的完成时间集合；
3.根据权利要求2所述的一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，其特征在于：步骤S1中的约束条件包括：1)工序O
i(j+1)
的开始加工时间不早于工序O
ij
的加工完成时间，如公式所示：2)每道工序只能在对应工位的一台机器上加工，如公式所示：3)每台机器同一时刻最多加工一道工序，如公式所示：C
ijk
≤S
ghk
+M(1
‑
γ
ijghk
)；4)工序O
ij
的开始加工时间和完工时间，如公式所示：C
ijk
＝P
ijk
+S
ijk
。4.根据权利要求3所述的一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，其特征在于：步骤S2中所述最小化最大完工时间minC
max
的表达式为：minC
max
＝min[max(C
i
)]。5.根据权利要求3所述的一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，其特征在于：步骤S2中所述最小化半成品库存占用minγ的表达式为：6.根据权利要求1所述的一种基于IMOEA的液压缸零部件车间生产调度方法，其特征在于：步骤S5中所述进行整理的方法包括以下步骤：步骤S51：基于所述工序排序OS部分，对照液压缸批次信息，得到每个工序所对应工件的加工批次；步骤S52：记录所述加工批次中批次出现的次序；步骤S53：基于所述次序，将属于同一加工批次的工件工序编码组合在一起，得到整理后的工序编码，所述机器选择MS部分的编码按照工序编码进行组合。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐红涛，杨基源，雷德明，李新宇，王磊，张伟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：