本发明专利技术提供一种考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法与装置，以车间调度为情景，以时长优化和能耗优化为目标，生成初始化种群，通过快速非支配排序、混合交叉变异和变邻域局部搜索对种群进行迭代优化，在快速非支配排序以及变邻域局部搜索中以时长维度和能耗维度对种群进行调整，从而尽量缩短整体加工所需的时长，同时尽量缩短整体加工所需的能耗，提高车间加工的整体效率的同时降低车间加工的整体能耗。工的整体能耗。工的整体能耗。
【技术实现步骤摘要】
一种考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法与装置
[0001]本专利技术涉及柔性作业车间生产计划领域，特别是涉及一种考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法与装置。
技术介绍
[0002]当前人们越来越注重生产过程中效率问题以及能源消耗问题，在这种情况下，提高节能减排和绿色生产能力是当前企业在生产过程中的迫切需求，在现有的资源和制造模式下，如何协调企业生产效率和能源消耗问题是至关重要的；制造过程中的能耗问题主要体现在机器层面和生产管理层面。
[0003]机器层面主要是车间制造过程中参与生产活动的各种机器，比如机床和运输设备，同一道工序选择不同的机器进行加工所用时长不同，所产生的能耗也不同，而将不同工件在不同机器间运输调度用时也不同，而运输设备产生的能耗大小与运输时间有关。
[0004]生产管理层主要是进行生产调度安排，车间加工过程中不同调度安排会产生不同的总加工时长和总能耗，因此，在实际生产过程中，需要将能耗问题、效率问题以及调度问题综合考虑，如何在保证生产效率的同时尽量降低能耗是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题是如何通过优化车间调度方案，来降低车间加工时长以及减少能耗。
[0006]本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0007]第一方面，提供一种考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法，包括：
[0008]获取车间信息，根据所述车间信息进行编码生成初始化种群；
[0009]设置预设迭代次数，将所述初始化种群作为输入种群输入至第一轮迭代中；
[0010]每轮迭代中包括：将所述输入种群在时长维度和能耗维度上进行快速非支配排序，并选取所述快速非支配排序中的优质个体作为第一次优化种群；将所述第一次优化种群进行混合交叉和混合变异，生成子代种群，所述子代种群和所述第一次优化种群共同作为第二次优化种群；将所述第二次优化种群中的每个个体在时长维度和能耗维度上进行变邻域局部搜索优化，得到第三次优化种群；
[0011]当未完成所述预设迭代次数时，将所述第三次优化种群作为输入种群输入至下一轮迭代中；
[0012]当完成所述预设迭代次数后，将最后一轮迭代中的第三次优化种群进行时长维度和能耗维度上的快速非支配排序，得到最优个体，将所述最优个体解码得到最优解。
[0013]优选的，所述获取车间信息，根据所述车间信息进行编码生成初始化种群包括：
[0014]获取车间信息，对车间信息进行分析得到工件信息、每个工件信息的工序信息和加工机器信息；
[0015]根据工件信息和每个工件信息的工序信息得到工序编码，根据加工机器信息和工序信息得到加工机器编码，根据加工机器执行完相应工序后是否需要进行维护操作生成维护编码层，以得到相应的个体；
[0016]所述初始化种群包括：随机生成的第一预设比例的个体、以时长策略生成的第二预设比例的个体和以能耗策略生成的第三预设比例的个体。
[0017]优选的，所述以时长策略生成的第二预设比例的个体，具体包括：以第一时长策略生成的第四预设比例个体和以第二时长策略生成的第五预设比例个体；
[0018]所述第一时长策略为：在生成工序编码层时，优先选择加工所需时长最大的工序设置于工序编码层前排，在生成加工机器编码层时，优先选择加工所需时长最少的加工机器来加工对应的工序，从而得到第四预设比例的个体；
[0019]所述第二时长策略为：在生成工序编码层时，优先选择加工所需时长最大的工序设置于工序编码层前排，在生成加工机器编码层时，优先选择前后工序可在相同机器上加工的可选加工机器，若不存在前后工序可在相同机器上加工的可选加工机器时，则选择所需运输时间最小的两个可选加工机器来加工同一个工件的前后工序，从而得到第五预设比例的个体。
[0020]优选的，所述以能耗策略生成的第三预设比例的个体，具体包括：
[0021]所述能耗策略为：随机生成工序编码层；在生成加工机器编码层时，优先选择对应工序的可选加工机器集合中，加工时间和加工功率乘积最小的加工机器。
[0022]优选的，所述将所述输入种群在时长维度和能耗维度上进行快速非支配排序，并选取所述快速非支配排序中的优质个体作为第一次优化种群，具体包括：
[0023]获取所述输入种群中每个个体同其他个体在时长维度和能耗维度上的支配关系，将输入种群中所有个体按照自身支配其他个体的数量进行等级划分，并对每个等级进行拥挤度计算，根据所述等级划分和拥挤度计算选取出所述优质个体。
[0024]优选的，所述将所述第一次优化种群进行混合交叉和混合变异，生成子代种群，具体包括：
[0025]所述第一优化种群基于所述工序编码层和所述加工机器编码层进行混合交叉；
[0026]所述第一优化种群基于所述工序编码层、所述加工机器编码层和所述维护编码层进行混合变异；其中，当基于所述工序编码层进行混合变异时，所述加工机器编码层进行跟随对应改变。
[0027]优选的，当所述第二次优化种群中的每个个体在时长维度上进行变邻域局部搜索优化，具体包括：
[0028]当加工机器存在空闲时间段时，将空闲时间段后的能进行加工的工序向前插入至所述空闲时间段中进行加工；
[0029]选择有载待机时间最长的工序，并找到该工序对应的加工机器，将该工序于所述加工机器上的前一道工序优先进行加工；
[0030]对所述维护编码层后半段以n/L的概率取消维护操作，所述n为加工机器在所述维护编码层中的位置数，所述L为所述维护编码层的长度。
[0031]优选的，当所述第二次优化种群中的每个个体在能耗维度进行变邻域局部搜索优化时，包括：
[0032]选择加工机器编码层的第六预设比例长度的编码，并找到该编码对应的工序，优先选择所述工序的可选加工机器集合中，加工时间和加工功率乘积最小的加工机器。
[0033]优选的，所述车间信息包括：工件数量、各个工件的工序、加工机器的数量、每个加工机器的位置、每个加工机器的功耗、加工机器的维护时间、每道工序可选择的加工机器、每道工序在不同可选加工机器上对应的加工时间、运输工具的位置、运输工具在各个机器之间的运输时间和运输工具的功耗中的一个或者多个。
[0034]第二方面，一种考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化装置，包括至少一个处理器，以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行所述的考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法。
[0035]本专利技术提供一种考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法与装置，以车间调度为情景，以时长优化和能耗优化为目标，生成初始化种群，通过快速非支配排序、混合交叉变异和变邻域局部搜索对种群进行迭代优化，在快速非支配排序以及变邻域局部搜索中以时长维度和能耗维度对种群进行调整，从而尽量缩短整体加工所需的时长，同时尽量缩短整体加工所需的能耗，提高车间加工本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法，其特征在于，包括：获取车间信息，根据所述车间信息进行编码生成初始化种群；设置预设迭代次数，将所述初始化种群作为输入种群输入至第一轮迭代中；每轮迭代中包括：将所述输入种群在时长维度和能耗维度上进行快速非支配排序，并选取所述快速非支配排序中的优质个体作为第一次优化种群；将所述第一次优化种群进行混合交叉和混合变异，生成子代种群，所述子代种群和所述第一次优化种群共同作为第二次优化种群；将所述第二次优化种群中的每个个体在时长维度和能耗维度上进行变邻域局部搜索优化，得到第三次优化种群；当未完成所述预设迭代次数时，将所述第三次优化种群作为输入种群输入至下一轮迭代中；当完成所述预设迭代次数后，将最后一轮迭代中的第三次优化种群进行时长维度和能耗维度上的快速非支配排序，得到最优个体，将所述最优个体解码得到最优解。2.根据权利要求1所述的考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法，其特征在于，所述获取车间信息，根据所述车间信息进行编码生成初始化种群包括：获取车间信息，对车间信息进行分析得到工件信息、每个工件信息的工序信息和加工机器信息；根据工件信息和每个工件信息的工序信息得到工序编码，根据加工机器信息和工序信息得到加工机器编码，根据加工机器执行完相应工序后是否需要进行维护操作生成维护编码层，以得到相应的个体；所述初始化种群包括：随机生成的第一预设比例的个体、以时长策略生成的第二预设比例的个体和以能耗策略生成的第三预设比例的个体。3.根据权利要求2所述的考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法，其特征在于，所述以时长策略生成的第二预设比例的个体，具体包括：以第一时长策略生成的第四预设比例个体和以第二时长策略生成的第五预设比例个体；所述第一时长策略为：在生成工序编码层时，优先选择加工所需时长最大的工序设置于工序编码层前排，在生成加工机器编码层时，优先选择加工所需时长最少的加工机器来加工对应的工序，从而得到第四预设比例的个体；所述第二时长策略为：在生成工序编码层时，优先选择加工所需时长最大的工序设置于工序编码层前排，在生成加工机器编码层时，优先选择前后工序可在相同机器上加工的可选加工机器，若不存在前后工序可在相同机器上加工的可选加工机器时，则选择所需运输时间最小的两个可选加工机器来加工同一个工件的前后工序，从而得到第五预设比例的个体。4.根据权利要求2所述的考虑运输与维护的柔性作业车间绿色优化方法，其特征在于，所述以能耗策略生成的第三预设比例的个体，具体包括：所述能耗策略为：随机生成工序编码层；在生成加工机器编码层时，优先选择对应工序的可选加工机器集合中，加工时间和加工功率乘积最小的加工机器。5.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐少帅，谢永建，王士川，黄关，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇九研究所，
类型：发明
国别省市：
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