[发明专利]针对作业车间生产问题的排产算法

权利要求书

1.针对作业车间生产问题的排产算法，该算法涉及作业车间调度技术领域，其特征是：该算法的步骤如下：

步骤1：编码：采用基于工序的编码规则编码；

步骤2：设置工件优先级阶数La；

步骤3：设置工件优先级序列P（哪个工件属于哪个优先级）；

步骤4：若某一优先级的工件数量不为空，则执行改进同级排产算法；否则优先级+1，其改进的同级排产算法步骤如下：

步骤4.1选择最初最优解：按照改进布谷鸟搜索算法选择最初最优解；

步骤4.2判断当前最优解是否满足试装条件，若满足，则执行试装操作；否则转步骤4.3；

步骤4.3是否有空间放置该工件，是转步骤4.4，否则转步骤4.1；

步骤4.4判断当前所选工件（当前最优解）即将执行的工序是否满足资源充足的条件，若满足，转步骤4.5，否则转步骤4.1；

步骤4.5确定最优解，输出最优解，执行加工操作；

步骤4.6循环，直到满足终止条件。

2.根据权利要求1所述的针对作业车间生产问题的排产算法，其特征是：所述步骤4.2试装操作的执行如下：执行试装，如果试装成功，需要返回加工后续工序，直接返回到需要加工的后续加工工序点；如果试装不成功，则由人工判断，返回需要加工的工序点进行加工；如果试装成功组合而成的工件需要跟其他工件试装，就试装，直到满足拆分条件再拆分进行后续加工。

3.根据权利要求1所述的针对作业车间生产问题的排产算法，其特征是：所述步骤4.3是否有空间放置工件的判断方法为：

假设条件：假设每个订单没有延期取货的情况

具体步骤：

步骤4.3.1：初始化成品库存容量C；

步骤4.3.2：计算工件平均体积：；

步骤4.3.3：设置满库存警报条件：如果满足下式，则发出满库存警报：，其中，f是已完成的工件数量，k是一个定值，这里取k=1。

4.根据权利要求1所述的针对作业车间生产问题的排产算法，其特征是：所述步骤4.1改进的布谷鸟搜索算法步骤如下：

步骤4.1.1：初始化算法基本参数：设置鸟窝个数（工件数量）N,宿主发现外来鸟蛋的概率Pa（作业抢占概率），以及最大迭代次数MaxT或搜索精度：

其中，n为第L优先级的鸟巢（工件）数量；

步骤4.1.2：初始化鸟窝位置（工件加工完成时间）：根据加工时间长短呈上升趋势排列；

步骤4.1.3：计算目标函数值：按照编码规则将鸟窝位置（完成时间）转换为工序排列，计算各鸟窝位置对应的目标函数值，并获得当前最优鸟窝位置，具体实现为：

目标函数：

（1）

约束条件：

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

其中，式（1）表示目标函数，即完成时间（Makespan）；式（2）表示工艺约束条件决定的每个工件的操作的先后顺序；式（3）表示加工每个工件的每台机器的先后顺序；式（4）表示完工时间变量约束条件；式（5）表示变量可能的取值大小，上述公式中所涉及的符号定义含义如下： 分别为第o个订单（或阶数）中的第i个工件在机器k上的完成时间点和加工时间长度；M是一个足够大的整数； 分别为指示系数和指示变量，其含义为：

式（6）表示第o个订单的所有工件最大完成时间小于订单周期的时间约束；

步骤4.1.4：更新鸟窝位置：

（1）一种情况：如果没有新的鸟窝出现（鸟窝数量没有增加（没有新的订单的出现））：开始迭代，保留上代最优鸟窝位置不变，更新鸟窝位置（即全局搜索），从而随机产生下一代鸟窝，并评估位置更新后每个鸟窝的目标函数值，记录当前最优鸟窝位置，具体实施方案如下数学公式所示：

（9）

其中，表示第i只布谷鸟在第t代的鸟窝位置（在车间调度问题中用表示），是步长大小参数，一般取，参数S是随机游动的步长，计算公式如下：

（10）

其中，

（11）

（12）

在局部搜索时对每一鸟窝位置按条件进行更新：用一个随机数Ra作为鸟窝主人发现外来鸟蛋的概率并与Pa进行比较，若Ra>Pa，则随机改变鸟窝位置，否则保持原来位置不变,并计算位置移动后每个鸟窝的目标函数值，记录当前最优鸟窝位置，用如下0-1规划模型表示：

（13）

（2）另一种情况：如果有新的鸟窝出现（有新的订单出现），鸟窝数量

增加，即：N+H，H为新增的鸟窝数量，同时，判断是否为紧急订单：

如果是，做紧急订单处理操作，把该订单的工件设置为所需加工的工序

的优先级；如果不是紧急订单，则不做紧急处理；

其紧急订单处理操作如下：计算紧急系数，紧急系数越大的订单紧急程

度越大，越需要得到优先处理，紧急系数的计算如下：

其中，为订单o的估计完成时间，这里通过人工经验估计得到，To为订单o的交货周期；

步骤4.1.5：更新最优函数值：比较本次迭代和上一次迭代鸟窝位置的最优值，如果新的最优值小于原最优值，则把新的最优值赋予当前最优鸟窝位置的目标函数值；

步骤4.1.6：当到达最大搜索次数或满足搜索精度时转入步骤4.1.7，否则，转步骤4.1.3进行下一次搜索；

步骤4.1.7：输出最优调度值和对应的调度方案（染色体序列）。

5.根据权利要求1所述的针对作业车间生产问题的排产算法，其特征是：本算法突破了布谷鸟算法的三个假设条件之一：鸟窝数量不变，考虑了鸟窝数量增加的情况，设置了紧急订单插入的处理方式。