[发明专利]一种基于遗传算法的柔性作业车间调度方法和装置

说明书

一种基于遗传算法的柔性作业车间调度方法和装置，属于车间生产调度技术领域，包括步骤一：采用分段式编码方式对染色体进行编码，染色体分为两个部分，第一部分是机器选择部分，第二部分是工序排序部分，即确定各道工序的加工顺序，步骤二：染色体解码，分别对机器选择部分和工序选择部分进行解码，步骤三：种群初始化，种群初始化包括机器选择的初始化和工序排序的初始化，步骤四：排序分组选择；步骤五：改进交叉算子，改进交叉算子包括机器选择部分的交叉以及工序排序部分的交叉，步骤六：替代操作，步骤七：改进变异算子，包括机器选择部分变异和工序排序部分的变异，步骤八：改进的进化策略。

技术领域

本发明涉及车间生产调度技术领域，尤其是一种基于遗传算法的柔性作业车间调度方法和装置。

背景技术

我国对柔性作业调度问题的研究起步较晚，目前在利用遗传算法、蚁群算法等相关算法求解该问题均有相关学者进行研究。综合国内研究现状可以看出，现有求解柔性作业调度问题的遗传算法存在的主要问题有：(1)求解质量和收敛速度有待进一步提高；(2)交叉产生的较好的染色体有可能在变异过程中遭到破坏，使交叉产生的较好的染色体不能生存；(3)随着迭代次数的增加，种群中相同的染色体数量会逐渐增加，甚至可能出现种群中所有的个体都相同。如果种群中相同的个体较多，有可能使得参与交叉的两个父代个体相同，从而交叉操作不起作用，则交叉操作的效率会大大降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足提供一种能够根据各类资源的负荷状况，灵活的选择资源，提高生产的灵敏性，更加符合目前离散的生产模式的基于遗传算法的柔性作业车间调度方法和装置。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种基于遗传算法的柔性作业车间调度方法，其特点是，包括步骤一：采用分段式编码方式对染色体进行编码，染色体分为两个部分，第一部分是机器选择部分，即为各道工序选择合适的加工机器；第二部分是工序排序部分，即确定各道工序的加工顺序，两部分的长度相等；

步骤二：染色体解码，分别对机器选择部分和工序选择部分进行解码，机器选择部分进行解码时从左到右读取染色体上的基因，转换成机器顺序矩阵和时间顺序矩阵，工序选择部分采用插入式解码的方法，解码后产生活动调度；

步骤三：种群初始化，种群初始化包括机器选择的初始化和工序排序的初始化，所述机器选择初始化包括全局选择、局部选择以及随机选择；所述工序排序初始化包括以下步骤：

第一步，从工件集中随机挑选一个工件；

第二步，确定当前工件的工件号和所有的加工工序，该工件包括几道工序，该工件的工件号就重复几次；

第三步，从工件集中随机挑选下一个工件，重复执行第二步，直到为所有工件对应的工序都确定出工序号为止；

第四步，将所有工件号随机进行排列，同一工件号在染色体中的排列顺序位置，表示所处该工件的第几道工序；

步骤四：排序分组选择；

步骤五：改进交叉算子，改进交叉算子包括机器选择部分的交叉以及工序排序部分的交叉，所述机器选择部分的交叉采用均匀交叉的方式，所述工序排序部分的交叉采用基于工序号的交叉算子；

步骤六：替代操作，所述替代操作的步骤如下：首先，令交叉后的种群数量为Pop，若种群中存在两个或多个相同的染色体时，只保留其中的一个，去掉其他相同的染色体，去掉的染色体个数设定为Pop₁，则此时种群规模为Pop-Pop₁；最后，为确保种群规模Pop不变，随机产生Pop₁个个体代替去掉的Pop₁个相同染色体；