[发明专利]一种带机器人运输的柔性车间调度优化方法及系统

权利要求书

1.一种带机器人运输的柔性车间调度优化方法，其特征是，包括如下步骤：

获取生产配置信息，所述生产配置信息包括待生产的工件、机床的数量和每个机床可执行的生产操作；

确定带传输和切换时间的分布式流水车间的约束条件，以最小化最大完工时间为控制目标，根据约束条件建立问题模型；

根据生产配置信息，采用帝国竞争算法求解问题模型，并采用模拟退火算法，获得每项操作的设备选择和每台设备上的操作顺序的最优解决方案，包括如下步骤：

初始化国家个体：设备选择和设备操作顺序的初始解决方案，每一个解决方案初始化为一个国家个体，划分帝国和殖民地；

帝国同化：对帝国国家及其殖民地国家进行同化操作，使得殖民地国家向帝国主义国家移动，具体方法为：

分别采用两点交叉和POX交叉对设备选择和设备操作顺序进行调整获得新的殖民地，计算新的殖民地的势力，如果新的殖民地的势力大于同化前的旧殖民地的势力，将新的殖民地取代旧的殖民地；

在帝国同化步骤之前，还包括对帝国进行变异的步骤：对于设备选择部分，在可用设备中随机选择一个替换设备选择中的一个设备，对于设备操作序列，从操作序列中随机选择两个单元进行交换，生成新的解决方案作为新的帝国，计算新的帝国的势力，如果新的帝国的势力大于变异前的旧帝国的势力，将新的帝国取代旧的帝国；

帝国竞争：计算帝国同化后各个帝国和殖民地的势力，若其中势力最弱的帝国A小于最强殖民地B的势力，则最强殖民地B变为新帝国C，将最弱帝国A的殖民地分配给新帝国C，如果帝国的殖民地是空的，实施帝国消亡战略，使它成为最强帝国的殖民地；

帝国更新：计算帝国同化后各个帝国势力，选择最强的帝国和最弱的帝国，从最弱的帝国中随机选择一个殖民地，属于最强大的帝国的殖民地，当帝国不存在殖民地时，该帝国将归属到最强大帝国的殖民地中；

帝国发展：对帝国更新后的帝国进行变革，对帝国的设备选择和设备操作顺序进行调整获得新的帝国，计算帝国的势力，如果新的帝国的势力大于变革前的旧帝国，将新的帝国替换旧帝国；

对帝国的设备选择和设备操作顺序进行调整获得新的帝国的方法，具体为：对于设备选择部分，随机选择一个单元，从可替换设备中选择一个设备替换该单元；对于操作序列部分，随机将序列中的一个单元插入本序列的一个随机位置，生成新的序列；

局部搜索：计算帝国发展后的帝国势力，获得最强帝国，采用基于模拟退火的增强型局部搜索算法，判断是否达到设定的退火温度，如果是，当前最强帝国为最优解决方案，否则执行帝国同化步骤；

采用局部选择方法将生产操作分配至生产设备，采用随机选择方法生成每台生产设备的操作序列，作为设备选择和设备操作顺序的初始解决方案；

采用局部选择方法将生产操作分配至生产设备的方法具体为：

步骤1：为了记录所有机器的处理时间，创建一个新的时间数组，长度等于L，并将每个元素设置为0；

步骤2：选择第一个作业及其第一个操作；

步骤3：将数组中的每个位置元素设置为0；

步骤4：将备选机器集中每台机器的处理时间与数组中对应机器的时间相加；

步骤5：比较相加的时间，找出时间最短的机器的索引k；如果不同机器之间的时间相同，则在其中随机选择一台机器；

步骤6，将存储可用设备的设备编号的MS数组中当前操作对应的元素设置为k；

步骤7：将当前选中机器的加工时间与时间数组中对应的元素相加，更新时间数组；

步骤8：选择当前作业的下一道工序，进入步骤4，直到选中当前作业的所有工序，然后进入步骤9；

步骤9：选择下一项作业，选择当前作业的第一道工序；步骤10：转到步骤3，直到对所有作业进行一次选择。

2.如权利要求1所述的一种带机器人运输的柔性车间调度优化方法，其特征是：确定带传输和切换时间的分布式流水车间的约束条件包括所有工件在零时刻就准备好了；每个工件都有固定的处理顺序；每个操作一次只能在一台设备上处理；工件在一个设备上完成操作之后去另有一个设备继续进行加工；每台设备的存储缓冲区容量足够大；机床上的操作一旦处理，就不能中断，直到完成。