[发明专利]一种基于Petri网与改进遗传算法的柔性作业车间调度系统

说明书

技术领域

本发明涉及柔性作业车间调度技术领域，尤其涉及一种基于Petri网与改进遗传算法的柔性作业车间调度系统。

背景技术

目前能源利用率的提高和高耗能企业的能耗优化成为主要的考虑方向，大部分的制造业以电能为主要消耗的能源，通常电费支出占产品生产成本40％～50％以上，这类企业称为高耗电企业，因此现有许多研究人员开始专注于减少碳排放以及最小化最大完工时间的生产调度，不仅更够实现节能减排，而且能节省用电费用，降低生产成本。

峰平谷电价(TOU)是根据电力系统负荷曲线的变化将一天分成多个时间段，对不同时间段的负荷或电量，按不同的价格计费的电价制度。企业的生产调度也从简单的工序序列安排扩展到复杂的时间选择，工序在平谷电价期间加工能够明显的降低电费，但是造成的时滞会增加间接能耗和时间成本。对于一个柔性制造车间来说，机器柔性和能效的差异性进一步增加了调度的复杂性，制造车间需要新的生产模型和调度算法来平衡电费成本和时间成本。而在在制造业的生产调度中，目前，大部分高耗能企业的调度方案都是以最小化最大完工时间、考虑拖期、生产成本最低等作为调度目标，而通常忽略了对考虑峰平谷电价和间接能耗的调度，虽然目前峰平谷电价逐渐成为能耗优化的一个新的考虑因素，然而国内的文献大多数是研究峰谷电价的政策实施对居民生活和部分行业的影响以及如何实施削峰填谷，建立优化模型，而极少研究峰谷电价下制造业生产计划的调度优化，尤其是对柔性作业车间的调度问题，在生产调度中考虑峰平谷电价下，缺少对工序执行时间的选择的研究等，无法为企业提供一种在峰谷电价下的最低成本的生产方式，来优化企业能耗和生产成本，使企业经济效益的最大化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于Petri网与改进遗传算法的柔性作业车间调度系统，所述柔性作业车间调度系统可有效优化生产计划的制定和执行，为企业提供峰谷电价下最低成本的生产方式，使车间的生产成本最小化和优化能耗。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于Petri网与改进遗传算法的柔性作业车间调度系统，所述柔性作业车间调度系统是通过考虑峰谷电价和间接能耗来最小化完工时间和用电费用的系统，包括作业时间选择模块和机器任务分配模块；

所述作业时间选择模块是通过建立能源时间Petri网模型和时间选择模拟算法TSSA，得到迁移激活时间序列F_S和迁移加工序列T_S’，在此基础上，所述机器任务分配模块是通过改进遗传算法和Petri网相结合进行仿真GAPNS，找出最佳的迁移加工序列T_S，即最后获得柔性作业车间调度TI-FJSP的满意解；

所述满意解为最佳的迁移加工序列T_S和迁移激活时间序列F_S的集合，其中，所述迁移加工序列T_S为选中的执行工序，所述迁移激活时间序列F_S为工序的开始时间。

进一步说明，所述时间选择模拟算法TSSA包括7个时间选择策略，所述时间选择策略嵌入到所述能源时间Petri网的仿真里，以最小化生产成本为目标进行对比，得出迁移激活时间序列F_S。

进一步说明，所述时间选择模拟算法TSSA包括如下步骤：

步骤1：初始化赋值，τ_s＝0,M＝M₀,T_SW＝T'_S,T_SR＝Φ；

步骤2：当T_SW或T_SR不是空集时，重复步骤2.1～2.4；

步骤2.1：T_SE＝Φ,F_SE＝Φ

步骤2.2：每个在T_sw中的迁移t_sw,x，重复步骤2.2.1，

步骤2.2.1：如果t_sw,x使能，把它添加到T_SE；

在预设的时间选择策略中预先评估t_sw,x的激活时间f_sw,x；

添加f_sw,x到F_SE；

步骤2.3：如果T_SE不是空集，

从T_SE中选择激活时间f_se,x最小的迁移t_se,x；