【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车间调度，具体涉及基于滚动窗口技术和改进nsga-ii算法的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法及系统。
技术介绍
1、分布式制造作为一种新型生产模式，成为制造业的重要发展方向之一，与传统集中式生产相比，分布式制造能够充分利用多个工厂或企业的资源，通过对资源的合理配置，实现降低生产成本、减少库存。制造业的绿色转型和可持续发展成为一个热门的研究话题。分布式混合流水车间调度是对不同地理位置分布的车间生产资源之间进行规划和协调，以实现整个生产系统的调度指标最优化，是实现智能化绿色低碳生产的关键技术之一。同时，关注在实际生产过程中机器发生故障、紧急订单到来等不确定因素对生产的干扰，进行分布式异构混合流水车间动态调度方法研究，对提高企业生产效率、减少能源消耗、提高生产系统的稳定性具有重要意义。
2、分布式混合流水车间调度问题是典型的np-hard问题，扩展的问题更加复杂。目前关于该领域的研究大多基于同构车间，没有考虑分布式车间之间的加工环境的差异，且大多关注静态调度方法的研究，关于动态调度方法的研究较少，而在生产过程中，因机器故障、紧急订单到达等突发事件导致生产计划无法顺利进行的情况频发，因此，对分布式异构混合流水车间动态调度方法研究将对企业提高生产系统的鲁棒性具有重要意义；近年来，将绿色低碳生产理念融入生产调度中，对绿色生产调度问题研究成为生产调度领域的研究热点，针对分布式混合流水车间绿色调度的研究，大多研究只考虑加工过程中的能耗水平，对空载能耗和生产过程产生的其他能耗研究较少。
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1、针对现有技术的不足，本专利技术结合滚动窗口技术，提供了一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，并基于问题特征，设计改进nsga-ii算法进行问题求解，其目的在于通过对重调度点的识别，更新滚动窗口中待调度工件信息，利用改进nsga-ii算法对待调度窗口的工件进行重调度，实现利用最小完工时间最小、最小能耗和最小调度偏离的动态调度。
2、术语解释：
3、传统的glr初始化方法：包括全局初始化、局部初始化和随机初始化，全局初始化和局部初始化主要针对机器分配和车间分配问题，平衡每个车间的机器负荷；随机初始化则主要考虑将初始解尽可能分布在解空间中，三者结合提高初始解的质量。eglr1初始化方法考虑能耗对初始解的影响，在glr基础上进行拓展，将全局初始化分为基于时间的全局初始化、基于能耗的全局初始化；将局部初始化分为基于时间的局部初始化和基于能耗的局部初始化。
4、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
5、一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，包括：
6、s1：根据机器加工状态，提出机器启停节能策略；
7、s2：根据分布式异构混合流水车间绿色动态调度要求，建立分布式异构混合流水车间绿色动态调度规划模型；
8、s3：构建工件状态判断规则；
9、s4：通过nsga-ii算法，求解分布式异构混合流水车间绿色动态规划模型，对滚动窗口中待调度工件进行重调度。
10、根据本专利技术优选的，步骤s1中，针对机器加工状态，将能耗分为加工能耗、空闲能耗和启停能耗，提出机器启停节能策略；
11、所述机器启停节能策略，是指：当机器所需加工的前后两个工件加工之间的空闲等待时间大于机器进行一次开关机操作的时间，且当机器所需加工的前后两个工件加工之间的空闲能耗高于机器进行一次开关机操作的能耗，将机器进行关闭操作。
12、根据本专利技术优选的，步骤s2中，分布式异构混合流水车间绿色动态调度规划模型包括优化目标和系列约束条件；
13、优化目标包括：最小化最大完工时间、最小总能耗和最小调度偏离度；最大完工时间是指所有工件的最后一道工序的最迟完工时间；总能耗是指所有工件加工完成后所消耗的能量，分为加工能耗、空闲能耗和启停能耗；调度偏离度是指重调度中工件i的第j道工序开始加工时间与初始调度中工件i的第j道工序开始加工时间之差；
14、系列约束条件包括：
15、(1)任意工件有且只能分配给一个车间，且在同一时刻只能选择一台可用机器加工；
16、(2)任意工件在任意阶段的加工需在上一工序加工完成后才开始下一工序的加工；
17、(3)任意车间中，同一机器的两相邻工件需在前一工件加工完成后开始加工后一工件；
18、(4)同一时刻任意机器只能加工一个工件；
19、(5)只有在同时满足启停时间和启停能耗要求时，机器才会执行启停操作；
20、(6)重调度方案中已完成的工件开始加工时间和完成加工时间与上一次调度方案相同；
21、(7)重调度方案中正加工的工件集合中的未被干扰的工件的开始加工时间和完工时间与上一次调度方案相同；
22、(8)已完成加工的工件和正在加工工件的车间分配、机器分配和加工顺序在重调度中与上一次调度方案中相同。
23、进一步优选的，总能耗是指所有工件加工完成后所消耗的能量，根据机器状态，将能耗分为加工能耗、空闲能耗和启停能耗，表示为：
24、mintec＝pec+wec+oec(i)
25、式中，tec为总能耗；pec为加工能耗；wec为空闲能耗；oec为启停能耗。
26、其中，加工能耗表示为：
27、
28、式中，表示车间f中加工oi,j在机器m上的加工功率；oi,j是指工件j的第i道工序；表示车间f中oi,j在机器m上的加工时间；决策变量，工件j的第i道工序被分配在车间f的第m台机器上时为1，否则为0；i表示工件加工的工序集合，i为工序编号，i∈i；j表示待加工工件集合，j为工件编号，j∈j；表示车间f中加工oi,j的可用机器；f为车间数，f为车间编号，f＝{1,2,...,f}；
29、空载能耗表示为：
30、
31、式中，wpf,m为车间f中机器m的空载功率；为车间f中oi,j在机器m上的开始加工时间；
32、启停能耗表示为：
33、
34、式中，hf,m车间f中机器m的启停次数；oecf,m为车间f中机器m的启停所需能耗；zf,m,a为决策变量，车间f的机器m在第a到a+1位置间执行开关机时为1，否则为0。
35、总加工能耗tec表示为：
36、
37、进一步优选的，重调度方案中已完成工件集中的工件开始加工时间和完成加工时间与静态调度方案相同；如下所示：
38、
39、式中，为重调度中车间f中oi,j在机器m上的开始加工时间；为重调度中车间f中oi,j在机器m上的完工时间；jfinish为已完成加工工件集，为车间f中oi,j在机器m上的开始加工时间，为车间f中oi,j+1在机器m上的完工时间。
40、进一步优选的，已完成加工的工件和正在加工工件的车间分配、机器分配和加本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，步骤S1中，针对机器加工状态，将能耗分为加工能耗、空闲能耗和启停能耗，提出机器启停节能策略；
3.根据权利要求1所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，步骤S2中，分布式异构混合流水车间绿色动态调度规划模型包括优化目标和系列约束条件；
4.根据权利要求3所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，总能耗是指所有工件加工完成后所消耗的能量，根据机器状态，将能耗分为加工能耗、空闲能耗和启停能耗，表示为：
5.根据权利要求1所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，步骤S3中，构建工件状态判断规则；包括：
6.根据权利要求1所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，步骤S4中，设计改进NSGA-II算法，求解分布式异构混合流水车间绿色动态规划模型，对滚动窗口中待调度工件进行重调度；包括：
7
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一所述的分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法的步骤。
10.一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，步骤s1中，针对机器加工状态，将能耗分为加工能耗、空闲能耗和启停能耗，提出机器启停节能策略；
3.根据权利要求1所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，步骤s2中，分布式异构混合流水车间绿色动态调度规划模型包括优化目标和系列约束条件；
4.根据权利要求3所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，总能耗是指所有工件加工完成后所消耗的能量，根据机器状态，将能耗分为加工能耗、空闲能耗和启停能耗，表示为：
5.根据权利要求1所述的一种分布式异构混合流水车间绿色动态调度方法，其特征在于，步骤s3中，构建工件状态判断规则；包括：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：李美燕，高芹，邱海娜，王梦影，殷乐成，宋雯箐，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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