[发明专利]基于差分进化算法的离散制造车间静态调度优化方法

说明书

本发明提供一种基于差分进化算法的离散制造车间静态调度优化方法，包括以下步骤：确定生产车间调度优化的目标函数及约束条件；建立设备矩阵M，储存工件各个工序对应的加工设备；建立时间矩阵T，存储每台设备加工对应工件时所需的时间；用差分进化优化算法对调度优化问题求取最优目标解；编码：采用双层设计的方式进行定义，第一层定义为工序层，表示第i个工件的各个工序；第二层定义为设备层，表示第i个工件的工序加工时的机器；离散化；将连续域的变量映转换到离散空间中；将生成的调度方案根据时间矩阵和设备矩阵的定义，进行反编译，在满足相关约束条件基础上，依次将工件放入对应的加工设备上，得到优化调度方案。

技术领域

本发明涉及离散制造系统优化控制领域技术，属于智能制造技术领域。

背景技术

21世纪离散生产企业竞争日益激烈,企业在获得极大发展空间的同时,也承受着激烈的市场和挑战。决定企业核心竞争力的因素体现在企业所提供的产品上。要求产品高质量、低价格、短交货期,且能不断适应多变的市场和个性化的客户需求,这对企业生产车间作业计划和均衡生产都提出了更高的要求。

当前离散车间生产过程中，通过对离散制造车间生产过程、性能指标以及约束条件进行分析，建立了基于遗传算法的调度优化模型，并选择基于操作的编码方式应用于遗传算法求解过程，实现了算法的全局搜索和局部搜索的平衡。虽然目前在求解离散制造车间调度优化问题研究领域取得了一定的成果，但仍存在加工设备待机时间过长、工件生产安排不合理、求解过程复杂、求解精度低等一系列问题。为了满足企业经济利益提升以及零件质量提高的要求，车间生产前的静态调度安排显得十分必要。合理的静态调度安排有利于缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本，从而能够促进企业更好的发展，推动离散制造行业的进步。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明结合差分进化算法的优势，经过部分改进将其应用到离散制造车间静态调度中，提出一种基于差分进化算法的离散制造车间静态调度优化方法，从而达到缩短生产时间的目的。本发明采用的技术方案是：

一种基于差分进化算法的离散制造车间静态调度优化方法，包括以下步骤：

步骤S1，确定生产车间调度优化的目标函数及约束条件；

步骤S2，建立设备矩阵M，储存工件各个工序对应的加工设备；建立时间矩阵T，存储每台设备加工对应工件时所需的时间；

步骤S3，用差分进化优化算法对调度优化问题求取最优目标解；

步骤S4，编码：采用双层设计的方式进行定义，第一层定义为工序层，表示第i个工件的各个工序；第二层定义为设备层，表示第i个工件的工序加工时的机器；

步骤S5，离散化；将连续域的变量映转换到离散空间中；

步骤S6，将生成的调度方案根据时间矩阵和设备矩阵的定义，进行反编译，在满足相关约束条件基础上，依次将工件放入对应的加工设备上，得到优化调度方案。

进一步地，步骤S1中，目标函数为：

FM＝min(max(FM_i)) (1)

FM——所有工件的最后完工时间；

FM_i——所有的工件在设备M_i上的完工时间；

i——为大于0的正整数变量；

约束条件包括：

1)某道工序在某一时刻只能用同一台设备进行加工；

2)某个工件的一道工序一旦开始加工，在该工序完成之前不能随意终止；

3)在零时刻所有工件的加工优先级都相同；