[发明专利]一种带起重机的柔性车间调度方法及系统

说明书

本公开公开了一种带起重机的柔性车间调度方法及系统，包括：以最小化完工时间以及机器加工和起重机运输过程的能量消耗为优化目标，构建带起重机的柔性车间调度优化模型；结合迭代贪婪和模拟退火的混合算法求解带起重机的柔性车间调度优化模型，得到调度优化方案；利用得到的调度优化方案对带起重机的柔性车间内各个工厂的工件加工进行调度。结合迭代贪婪和模拟退火的混合算法，在CFJSP中首次考虑了起重机抬升的情况，采用了简洁并有效的二维向量来表达加工序列和机器分配序列；设计针对问题特征的探索启发式，能够平衡提出算法的探索能力和时间复杂度；提出改进的构建启发式，能够通过忽略重复的位置来减少嵌入位置的数量，提高了模型的效率。

技术领域

本公开涉及生产调度技术领域，特别是涉及一种带起重机的柔性车间调度方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

柔性作业车间调度问题(FJSP)在许多实际工业领域中都有应用和发展。FJSP可以认为是作业车间调度问题的延伸，因此FJSP也被证明为是一个NP-hard问题。在经典的FJSP中，有n个工件需要在m台机器上加工，每一个工件都需要经历若干个加工步骤，每一个加工步骤都对应一个能够加工的机器集合，加工步骤都需要选定一台机器完成，每台机器在同一时刻只能加工一个工件，每个工件在同一时刻也只能被一台机器加工，通常情况下允许抢占。然而，经典的FJSP不能直接应用于实际工业生产过程中，因为需要考虑众多的实际约束，例如起重机运输和能量消耗因素。

在许多实际生产过程中，应考虑工件的重量，因此也应考虑起重机在机器之间的运输时间和能量消耗。为了满足绿色生产的要求，也应考虑机器加工过程的能量消耗。然而，带起重机运输的FJSP(即CFJSP)相关文献研究较少，特别是在需要考虑起重机抬升工件到一定高度的情况下。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种带起重机的柔性车间调度方法及系统，提出了一个结合迭代贪婪(IG)和模拟退火(SA)的混合算法，在CFJSP中首次考虑了起重机抬升的情况，采用了简洁并有效的二维向量来表达加工序列和机器分配序列；设计针对问题特征的探索启发式，能够平衡提出算法的探索能力和时间复杂度；提出改进的构建启发式，能够通过忽略重复的位置来减少嵌入位置的数量，提高了模型的效率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，本公开提供一种带起重机的柔性车间调度方法，包括：

以最小化完工时间以及机器加工和起重机运输过程的能量消耗为优化目标，构建带起重机的柔性车间调度优化模型；

结合迭代贪婪和模拟退火的混合算法求解带起重机的柔性车间调度优化模型，得到调度优化方案；

利用得到的调度优化方案对带起重机的柔性车间内各个工厂的工件加工进行调度。

作为可能的一些实现方式，所述机器加工过程的能量消耗为，

每台机器在同一时刻只能加工一个工件，而且每个工件在同一时刻只能在一台加工机器上加工，机器加工过程的能量消耗为：

机器加工过程的总能量消耗为：

其中，K为机器数量；J为工件数量；i为工序编号；j为工件编号；O_i,j为工件j的第i步加工工序,i＝1,2,…,θ_j；θ_j为工件j的加工工序集合,j＝1,2,…,J；Ep_k为机器k的工作功率；T_i,j,k为工序O_i,j在机器k的加工时间；决策变量x_i,j,k为当工序O_i,j在机器k上加工时为1；否则为0。