一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法与流程

技术特征：
1.一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特征在于，包括以下步骤：全局搜索：将任意一种车间柔性作业的调度方案作为一条染色体，对每条染色体分别进行种群编码，并对编码后的染色体进行交叉操作和变异操作，得到最终表示工序排序的变异编码的染色体种群；局部禁忌搜索：基于染色体种群中的染色体构建柔性调度方案析取图模型，寻找关键路径，在关键路径上对工序进行删除和插入操作，完成对局部区域的一次搜索，为局部搜索设置禁忌表和禁忌长度，寻找满足禁忌表和禁忌长度的所有染色体，完成车间柔性作业的调度方案的优化。2.根据权利要求1所述的一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特征在于，所述种群编码为分段编码形式，第一段为机床选择编码，第二段为工序编码；所述机床选择编码给每个工件的每个工序指定机床，所述工序编码在机床选择编码的前提下，指定每一个机床的加工的工序顺序。3.根据权利要求2所述的一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特征在于，所述机床选择编码具体为：根据柔性工作调度表，得到某一工件的某一工序对应的可选加工机床的集合，在集合中选择一台机床作为完成该工序使用的机床，对其进行编码a，其编码含义为：某一工序在可选加工机床的集合中选择了第a台机床，机床选择编码的长度为所有工件工序的数目总和。4.根据权利要求2所述的一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特征在于，所述工序编码具体为：设置一个长度为机床数的时间数组time[m]，数组初始化为0，每一项对应已经安排在此台机床上加工的所有工序的时间和，随机选择一个工件，从当前工件的第一道工序开始，将可选加工机床的集合中每台机床的加工时间与时间数组time[m]中的对应时间相加，从中选择最短的加工时间所对应的机床k，更新time[k]的值为所选的最短加工时间加上机床k的已有加工时间；依次选择工件的每一道工序，选择最短加工时间并迭代更新时间数组，直至为所有工件选定工序加工的机床，根据机床选择编码，按照同一工件之间的先后顺序约束条件，筛选随机生成工序排序的编码，得到工序编码。5.根据权利要求1或2所述的一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特征在于，所述染色体交叉操作为：将种群编码中的所有机床选择编码作为初始种群，选择初始种群的两条父代染色体，按照机床选择编码的长度，随机生成元素为0、1的数组序列，在父代染色体parent1中选择与数组序列中元素为0相对应的机床选择编码，并从父代染色体parent2中选择与数组序列中元素为1相对应的机床选择编码，用从两条父代染色体选出的编码，按照在父代染色体中的原相对位置，组成新的子代染色体child1；用两条父代染色体剩下的编码，同样按照原父代染色体相对位置，得到子代染色体child2。6.根据权利要求1或2所述的一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特征在于，所述染色体变异操作为：对机床选择编码部分，在迭代过程中按照固定概率随机选出的染色体上，选择两个基因位，分别从可选加工机床的集合上选择加工时间最短的机床编码作为两个基因位上的变异值；对工序编码部分，按照固定的概率随机选出染色体，根据变异操作确定的机床编码，对每台机床所要加工的工件工序随机排序，然后用工件自身的加工顺序对工件排序进行筛选，作为最终工序排序的变异编码。7.根据权利要求1所述的一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特
征在于，所述对染色体种群中的染色体构建柔性调度方案析取图模型，具体为：将每条染色体在其局部邻域内定义邻域结构，并使用局部搜索策略通过移动关键路径上工序的方式改变邻域结构，所述关键路径的长度为调度最大完工时间。8.根据权利要求1所述的一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特征在于，所述对局部区域的一次搜索，具体为：在柔性调度方案析取图中关键路径上的工序节点进行移动时，第一步删除同一台机床上的待移动工序节点与其他节点间弧连接，然后将对应的权值设置为0；接下来从已删除工序的可选加工机床的集合中选择一台，按照约束条件选择节点插入位置；最后以优化完工时间为目标更新节点权重。9.根据权利要求1所述的一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法，其特征在于，所述禁忌表的数据结构为：将搜索策略的移动属性作为禁忌对象，每条染色体对应一张禁忌表，将禁忌对象设置为(u,m,t)三元组的形式存储，其中，u表示关键路径上的工序节点，m表示工序u的加工机床，t表示加工时间。

技术总结
本发明涉及结合局部禁忌搜索策略和遗传算法的调度优化领域，具体说是一种基于禁忌搜索遗传算法的车间柔性作业调度方法。以最大完工时间为优化目标，用来生成车间柔性作业调度方案和提高生产效率。本发明分为两个部分：全局搜索阶段将遗传算法的基本要素分为染色体编码解码、初始化种群、设置迭代遗传算子和种群约束规则，在种群空间快速并行搜索，得到均匀分布的可行解；在局部禁忌搜索阶段建立禁忌表、设置禁忌搜索长度等条件，进行局部优化解的迭代搜索，使算法摆除重复工作，避免过早陷入邻域最优解。本方法结合了遗传算法和禁忌搜索的优点，提高了种群空间的搜索效率，能够在规定迭代次数内优化最大完工时间，可用于指导柔性作业车间生产。柔性作业车间生产。柔性作业车间生产。


技术研发人员：胡毅 吴文江 李廉颇 周正 于皓宇 张曦阳
受保护的技术使用者：沈阳中科数控技术股份有限公司
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2023/2/6