[发明专利]一种基于复杂网络理论的跨单元调度方法

说明书

本发明属于跨单元调度相关技术领域，其公开了一种基于复杂网络理论的跨单元调度方法，该方法包括以下步骤：(1)建立复杂网络环境下的跨单元调度模型及跨单元制造网络模型；(2)确定跨单元调度模型的目标函数；(3)分别基于工序序列、机器序列及制造单元序列进行编码，进而建立初始种群，并计算初始解的适应度；(4)根据小世界网络节点连接状态对初始种群进行交叉变异以得到子代种群；(5)将当前的父代种群与子代种群合并后及非支配排序以得到新种群，新种群参与下次循环计算直至达到预先设定的最大循环次数终止，终止后选取当前最优解作为解决跨单元调度问题的方案。本发明提高了效率及质量，准确度较好，适用性较强。

技术领域

本发明属于跨单元调度相关技术领域，更具体地，涉及一种基于复杂网络理论的跨单元调度方法。

背景技术

单元制造系统是将能够加工某些具有相似加工路径工件的机器放置在一个单元内，当代最新、最有效的生产线设置方式之一。随着生产制造业的发展，现代化生产中产品需求越来越多样化，工件的某些工序可能需要其他单元里的某些特定机器加工，工件对于特殊机器的需求以及单元加工能力的期望越来越高。这种现象造成了一些工件需要跨越多个单元加工的情况，而工件在单元间转移就构成了跨单元调度问题。跨单元调度问题不仅要考虑单元内部的生产调度问题，还涉及单元间的运输调度问题。

网络化制造是指通过采用先进的网络技术、制造技术及其他相关技术来构建面向企业特定需求的基于网络的制造系统，并在系统的支持下突破空间对企业生产经营范围和方式的约束，以实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成。在网络化制造条件下，各个企业成为生产制造节点，各节点相连形成生产制造的复杂网络，在复杂环境下，实现了企业的生产资源共享、企业间的生产制造协同合作。

复杂网络环境下的跨单元调度优化问题涉及的制造单元规模大、加工任务多，特殊工件跨单元加工路径不唯一，以上因素减少了机器设备的约束，扩大了可行解的搜索范围，与传统车间调度问题相比是更加复杂的调度问题，对算法的求解速度和全局搜索能力提出了更高的要求，且现有方法解决上述问题比较困难，质量较差，效率较低，甚至无法解决。相应地，本领域存在着发展一种适用性较好的多目标跨单元调度方案获取方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于复杂网络理论的跨单元调度方法，其基于现有多目标跨单元的调度方法，研究及设计了一种适用性及速度均较好的基于复杂网络理论的跨单元调度方法。所述方法是基于改进的小世界遗传算法解决复杂网络环境下跨单元调度问题的方法，其能够在制造单元规模大、加工任务多、特殊工件跨单元加工路径不唯一的条件下快速获取可行解并具有良好的全局搜索能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于复杂网络理论的跨单元调度方法，该方法包括以下步骤：

(1)建立复杂网络环境下的跨单元调度模型及跨单元制造网络模型，其中，所述跨单元制造网络模型中用节点表示机器设备，并按照机器序号对节点进行标号，节点之间的有向线段表示机器的加工先后顺序，有向线段的权重表示若干工序在某个节点加工后转向下一个节点加工，节点之间通过有向线段相互连接而形成复杂网络；

(2)确定所述跨单元调度模型的目标函数；

(3)分别基于工序序列、机器序列及制造单元序列进行编码，进而建立初始种群，并依据所述目标函数计算初始解的适应度；

(4)根据得到的所述适应度及所述跨单元制造网络模型的小世界网络节点连接状态对所述初始种群进行交叉变异以得到子代种群；

(5)将当前的父代种群与所述子代种群合并后进行非支配排序，继而得到新种群，所述新种群参与下次循环计算直至达到预先设定的最大循环次数终止，终止后选取当前最优解作为解决跨单元调度问题的方案。

进一步地，所述跨单元制造网络模型是多类型节点的组合，其中相同类型的节点连接数量大于不同类型节点的连接数量。