[发明专利]基于规则解码的Job Shop调度问题求解方法及系统

说明书

本发明公开一种基于规则解码的Job Shop调度问题求解方法及系统，所述方法包括：基于工件编号进行染色体编码，生成初始种群；按照从左至右解码的总体原则，按基于规则解码的方式对部分基因进行错序解码；按基于规则解码的方式进行染色体重组，得到与解码对应的新染色体；对新染色体进行选择、交叉和变异操作，生成新一代种群，迭代运算并保存最优解作为Job Shop调度问题的解。本发明通过规则解码和染色体重组的方式改进遗传算法，可快速高质量的获得少拖期或无拖期的活动调度方案。

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种基于规则解码的Job Shop调度问题求解方法及系统。

背景技术

Job Shop调度问题是一种典型的制造系统调度问题，该问题的快速、有效和高质量求解对于智能制造领域的发展具有重要意义。由于该问题属于NP困难问题，其求解算法绝大多数为近似算法，如启发算法、元启发式算法、邻域搜索类算法等。其中，遗传算法是应用最多和最有效的算法之一。

为求解各类Job Shop的变体问题及提高算法的性能，现有研究对遗传算法进行了各种改进，但主要集中于算子的改进、控制参数的改进和算法流程的改造等方面：如提出各种交叉算子、变异算子、自适应交叉与变异概率、添加免疫算子、融合禁忌搜索算法等。

遗传算法求解过程中的一个重要步骤为染色体解码，常规的染色体解码目的是得到一个满足问题各种约束的活动调度解，解的质量改进和优化主要通过算子的作用在逐步迭代过程中实现。然而，目前的染色体解码方式，获得的调度方案的质量有待提高，工件总拖期、工件总完工时间等有待优化，且在多次迭代中要付出的计算成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于规则解码的Job Shop调度问题求解方法及系统，用于解决求解Job Shop调度问题的过程中工件总拖期过长的问题。

本发明第一方面，公开一种基于规则解码的Job Shop调度问题求解方法，所述方法包括：

基于工件编号进行染色体编码，生成初始种群；

按照从左至右解码的总体原则，按基于规则解码的方式对部分基因进行错序解码；

按基于规则解码的方式进行染色体重组，得到与解码对应的新染色体；

对新染色体进行选择、交叉和变异操作，生成新一代种群，迭代运算并保存最优解作为Job Shop调度问题的解。

优选的，所述基于工件编号进行染色体编码具体包括：

将染色体上每个基因设为工件编号，染色体编码的长度为需要调度的所有工件的工序数量总和，染色体中相同工件编号出现的次数与对应工件所含工序的数量相等，在相同的工件编号中，基因按照对应工件的工序顺序从左至右依次排列。

优选的，所述基于规则解码的方式为基于修正交货期规则的解码。

优选的，按照从左至右解码的总体原则，按基于规则解码的方式对部分基因进行错序解码具体包括：

按照从左至右的顺序提取基因座上的基因，若当前基因实际对应的工序为未调度状态，将工序加入对应加工机器的待加工队列；

按修正交货期规则对待加工队列中所有不迟于加工机器闲置时刻到达的工序进行优选，得到第一优选工序，若优选出的是当前基因座上的基因，遵循原有顺序，否则忽略当前顺序，错序提取第一优选工序对应的基因；

调度第一优选工序，若第一优选工序非工件末道工序，将第一优选工序同工件的下一道工序加入对应加工机器的待加工队列；

重复以上步骤，直到所有基因解码完成。

优选的，所有基因解码完成之后还包括：