[发明专利]一种多目标制造任务优化分配方法

权利要求书

1.一种多目标制造任务优化分配方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).任务和设备集合的建立，设共计有n个独立制造任务和m台制造设备，n个独立制造任务用集合Task＝{T₁，T₂，...，T_n}表示，T_i为第i个任务；m台制造设备用集合P＝{P₁，P₂，...，P_m}表示，P_i为第i台制造设备；集合Task中的任务必须在m台制造设备中全部分配，且一个任务仅由一台制造设备独立加工；

b).条件设定，设决策者以CT为周期进行任务分配，不同周期分配不同任务集合Task，制造设备执行被分配的加工任务无时滞；制造设备P_k一旦开始加工制造任务T_i，不可中断去加工另一制造任务T_j，同一制造设备同一时刻仅加工一个制造任务，不能并行加工多个任务；

c).优化模型的构建，通过步骤c-1)至步骤c-2)来实现：

c-1).建立决策变量集，用一个n×m的0-1矩阵X表示决策变量集，矩阵X中元素的取值范围为0或1，X_ij＝1表示任务T_i分配给制造设备P_j，X_ij＝0表示任务T_i不分配给制造设备P_j；

c-2).确立已知边界条件，建立n×m的加工时间矩阵T，加工时间矩阵T中元素t_ij表示任务T_i由制造设备P_j加工时所需要的加工时间；建立n×m的加工质量矩阵Q，加工质量矩阵Q中元素q_ij表示任务T_i由制造设备P_j加工时的质量水平；建立一个m×3的设备负荷参数矩阵E，设备负荷参数矩阵E中元素e_ia表示第i台制造设备在时间周期CT内的可有效利用时间，a＝1、2、3，为负荷率约束下限，为负荷约束率上限；

建立如公式(1)和公式(2)所示的数学模型：

OPT f(x)＝OPT(f₁(X),f₂(X),f₃(X))＝(minT_total,minT_end,maxQ_total) (1)

约束条件为：

OPT f(x)为目标函数，T_total为任务总加工时间，T_end为所有CT时间内待分配的任务最早完成时间，Q_total为全部任务完成质量，T_max表示任务总加工时间上限，T_emax为CT时间内待分配的任务最早完成时间上限，Q_min为任务总质量水平下限；

d).目标函数寻优，首先将公式(1)中的目标函数的三个目标统一成单目标：将子目标函数f_i(x)采用功效因数法中的指数法转换成取值在0～1之间的功效因数d_i，并求取其几何平均值作为新的目标函数；转换后的单目标函数如公式(3)所示：

T¹为任务总加工时间合格阈值，对应的功效系数为e^-1＝0.3679；T⁰为任务总加工时间合格阈值，其功效接系数取e^-e＝0.06598；为任务完成时间合格阈值，为任务完成时间不合格阈值，Q¹为任务完成总质量合格阈值，Q⁰为任务完成总质量不合格阈值；T¹、T⁰、Q¹、Q⁰的值反映了决策者对各个目标的重视程度；

然后，利用遗传算法与模拟退火算法相结合的方法进行寻优：首先通过遗传算法寻找到最优解的大致区域，然后在最优解的大致区域附近利用模拟退火算法进行进一步寻优，直至得到最优的决策变量集矩阵x，x∈X，将n个独立制造任务按照最优的决策变量集矩阵x分配给m台制造设备进行加工。