【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生产管理的，具体涉及一种基于改进nsga-iii的广义作业车间调度方法。
技术介绍
1、智能车间调度是智能制造生产管理的核心决策，是智能制造系统的基础。强制同机作业是当前车间实际需求和智能车间调度未来发展要求的关键技术。
2、当前，部分车间相应工件需要强制性配作同机作业，如模具配合件的组合加工、电子产品检测车间同种类产品不同样机组的分组合检，使得各工件部分工序形成了强制同机作业耦合。带强制同机作业的高维多目标广义作业车间调度问题广泛存在但当前研究甚少，作为经典的车间调度问题之一的作业车间调度(job shop scheduling problem,jsp)广泛存在于汽车、电子、造船等典型的离散制造行业，带强制同机作业的广义作业车间调度也广泛存在于各种离散制造业。
3、以电子产品检测为例，车间对同种类产品样机设计总工艺路线，并将样机划分为不同组，各分组样机按照总工艺路线指定子路线串行完成各工序的检测，但部分检测样机需要跨组组合检测，如振动测试、跌落冲击测试、灰尘试验需要跨组组合检测，模具配作件组合加工、电子产品合检等带来了强制同机作业约束，这打破了作业车间调度同一机器不能在同一时刻处理不同工件的约束，形成强制同机作业耦合，综合车间生产实际考虑带强制同机作业的多目标调度如何优化，现有技术中缺乏解决该问题的技术方案。
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在的一个或多个缺陷与不足，本专利技术的目的在于提供一种基于改进nsga-iii的广义作业车间调度方
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于改进nsga-iii的广义作业车间调度方法，包括步骤如下：
4、s1、构建带强制同机作业的高维多目标广义作业车间调度的数学模型；
5、s2、确定所构建的数学模型的约束条件；
6、s3、针对强制同机作业约束设定基于改进nsga-iii的编码、解码，然后对工序、机器进行编码；
7、s4、基于改进nsga-iii所融合的混合选择机制、参考点择优策略进行种群初始化；
8、s5、在强制同机作业约束下基于改进nsga-iii进行遗传操作，对种群进行染色体交叉变异，生成新一代的种群；
9、s6、对新一代的种群进行非支配排序，然后基于参考点择优策略优选子代；
10、s7、判断所优选的子代个体是否满足终止条件，即是否达到种群的最大迭代次数，若满足执行下一个步骤，否则返回交叉变异生成新一代种群的步骤；
11、s8、根据基于改进nsga-iii的解码方式，对工序编码和机器编码进行解码后输出相关的工序及机器的调度甘特图。
12、优选地，数学模型根据最大完工时间、机器总负载、总延期、总能耗四个目标，并基于混合整数规划法构建；
13、设定数学模型中的数学符号包括：i,h表示工件序号，i,h∈{1,2,…,n}；j,g表示工序序号，j,g∈{1,2,…,ni}；k表示机器序号，k∈{1,2,…,m}；n表示工件总数；m表示机器总数；ni表示工件i的工序总数；i,h表示组合工序对应工件集序号；j,g表示组合工序对应工序集序号；u表示一个无穷大的实数；oij表示工件i的第j道工序；oij表示组合工序，oij＝{oij,ohg,opq,...,oyz}；jsij表示组合工序oij对应工件集；osij表示组合工序oij对应工序集；tijk(tijk)表示工序oij(oij)在机器k上的作业时间；ti表示工件i的交付时间；msk表示机器k的开机时间；mek表示机器k的开机时间；pk表示机器k的作业功率；表示机器k的空载功率；pg表示车间固定功率；et表示工件单个工序的转移能耗；ci表示工件i的完工时间；sij(sij)表示工序oij(oij)的开始作业时间；eij(eij)表示工序oij(oij)的结束作业时间；ebusy表示机器作业时间总能耗；eidle表示机器空载时间总能耗；etran表示工件的转移总能耗；einnate表示车间固有能耗；xijk(xijk)表示工序oij(oij)在机器k上作业为1，反之为0；yijhg表示工序oij先于ohg作业时为1，反之为0；zi(j-1)k表示工序oij的紧前工序oi(j-1)在机器k上作业为1，反之为0。
14、进一步地，基于混合整数规划法构建的数学模型的步骤包括：
15、s11、构建表示最小化的最大完工时间的目标函数f1如下式所示：
16、f1＝cmax＝{maxci},i∈{1,2,…,n}；
17、s12、构建表示最小化的机器总负载ml的目标函数f2如下式所示：
18、
19、s13、构建表示最小化的总延期td的目标函数f3如下式所示：
20、
21、s14、构建表示最小化的总能耗te的目标函数f4，由于总能耗te主要由机器的作业状态总能耗ebusy、空载状态总能耗eidle、工件的转移总能耗etran和车间固有能耗einnate四部分组成，最小化的总能耗te的目标函数f4如下式所示：
22、f4＝te＝min(ebusy+eidle+etran+einnate)，
23、ebusy为所有机器对工件进行作业所消耗的总能耗，其计算如下式所示：
24、
25、eidle为所有机器待机状态即空载运行的总能耗，其计算如下式所示：
26、
27、etran为工件的转移总能耗，其计算如下式所示：
28、
29、einnate为车间公共能耗，其计算如下式所示：
30、einnate＝pgcmax。
31、进一步地，数学模型的约束条件如下列公式所示：
32、
33、
34、
35、
36、
37、
38、
39、其中，式(1)确保工序作业过程不中断，式(2)确保任意工件完工时间都不超过最大完工时间，式(3)确保当前工序开始作业时间不小于该工序的紧前工序(或紧前工序集)的结束作业时间，式(4)确保任意工序的开始作业时间都不大于其结束作业时间，式(5)确保任意工序在机器上只作业一次，式(6)确保任意工序的开始作业时间非负、作业和结束作业时间大于0，式(7)确保一台机器在同一时刻只能有一道工序在作业。
40、进一步地，改进nsga-iii编码的方式为：
41、设定编码由两层整数序列构成，上一层为表示工序编码序列oplan，下一层为表示相应机器编码序列mplan，机器集为{1,2,...,m}，工序编码的每个基因用相应工件对应的工序oij表示，工序oij的下标为工件i∈{1,2,…,n}及其出现频次j∈{1,2,…,ni}，一条工序编码的基因排列表示一条本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改进NSGA-III的广义作业车间调度方法，其特征在于，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述基于改进NSGA-III的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述数学模型根据最大完工时间、机器总负载、总延期、总能耗四个目标，并基于混合整数规划法构建；
3.根据权利要求2所述基于改进NSGA-III的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述基于混合整数规划法构建的数学模型的步骤包括：
4.根据权利要求3所述基于改进NSGA-III的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述数学模型的约束条件如下列公式所示：
5.根据权利要求4所述基于改进NSGA-III的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述改进NSGA-III编码的方式为：
6.根据权利要求5所述基于改进NSGA-III的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述改进NSGA-III解码的方式采用强制同机作业约束下的插入式贪婪解码，包括步骤有：
7.根据权利要求6所述基于改进NSGA-III的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述种群初始化的过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进nsga-iii的广义作业车间调度方法，其特征在于，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述基于改进nsga-iii的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述数学模型根据最大完工时间、机器总负载、总延期、总能耗四个目标，并基于混合整数规划法构建；
3.根据权利要求2所述基于改进nsga-iii的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述基于混合整数规划法构建的数学模型的步骤包括：
4.根据权利要求3所述基于改进nsga-iii的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述数学模型的约束条件如下列公式所示：
5.根据权利要求4所述基于改进nsga-iii的广义作业车间调度方法，其特征在于，所述改进nsga-iii编码的方式为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：吕盛坪，赵贺杰，邹建民，宁韬涛，庄剑威，梁泰然，黎焯辉，张凯彬，陈健宇，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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