[发明专利]基于元胞机的造船企业分段车间空间调度模型的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及造船企业分段车间空间调度技术，尤其是一种造船企业分段车间空间调度模型的建模方法。

背景技术

船舶制造企业分段车间有着很多独有的特点，但其研究方法与一般调度问题一样，都可以分为主要的3种：最优化方法、启发式算法和智能算法。

（1）最优化方法。

主要从数学的角度来求解一般的调度问题。通常需要经过非常严格的数学推导，其获得的结果相对精确，但往往由于问题模型复杂性高，变量多，约束多，且有着许多实际问题难以量化的问题。

（2）启发式方法。启发式方法以其简单、易于实现和计算复杂度低等特点被广泛应用于各类调度问题中。

（3）智能算法。智能算法是在神经网络、模糊系统、进化计算等方法发展相对较成熟的基础上，通过相互之间的有机融合而形成的新的科学方法。

最优化方法的最终调度效果常常不能让人满意，其求解速度慢，尤其在对一些复杂的调度问题时，根本无法得到任何可行解。启发式算法虽在解决调度问题的简单、易于实现、计算复杂度低，但需要特定的调度经验和特殊环境支持，针对性强，应用范围小。智能算法适于解决非线性优化问题，获得全局最优解。但是一般都不能直接去使用，而是需要结合其他方法来进行。

发明内容

为了克服已有造船企业分段车间空间调度技术的无法兼顾简便性和可靠性的不足，本发明提供一种兼有简便性和可靠性的基于元胞机的造船企业分段车间空间调度模型的建模方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于元胞机的造船企业分段车间空间调度模型的建模方法，所述建模方法包括以下步骤：

1）层模型设计及元胞状态描述：

将空间调度的分段制作场地在时间维度上，以各个分段的最早开始时间作为划分点进行层划分，每一层作为一个元胞，代表一个二维的场地空间；

元胞自动机中，在元胞t时刻所处的状态只与t-1时刻此元胞所处的状态和t-1时刻该元胞邻域元胞所处的状态有关，其动力学函数表示为：其中为t时刻该元胞邻域元胞的状态集合，先对元胞邻域的定义进行描述：

1.1）邻域层元胞确定：

某一层的领域是该层内所布置分段在时间维度上直接影响的层，某一分段进行布置后，其本身被容纳于多个层内，同时单个层也容纳了多个分段；邻域的上限层是本层所包含的完成时间最大的分段，其制作的最后完成时间所经过的层，邻域的下限层是本层所包含的开始时间最小的分段，其制作的开始时间所经过的层；

同时，只有当该层内的每一个分段布置成功且那些包含了本层内单个或多个分段的层也布置成功时，本层的布置才算真正的布置成功；

根据元胞状态函数任意一缓存元胞t+1时刻的状态用以下数学形式表示

Sfit+1=f(Sfit,Snfit)---(1)]]>

式（1）中：

f——局部状态转换规则即分段布置规则；

——层元胞在t时刻的状态集合；

——领域层元胞在t时刻的状态集合。

1.2）元胞状态描述：