[发明专利]一种基于遗传算法的车间生产与天车协同调度方法及装置

权利要求书

1.一种基于遗传算法的车间生产与天车协同调度方法，其特征在于，应用于铸管生产中热模区和铁水区，所述方法包括以下步骤：

S1，处理热模区系统时序数据，具体为：

S11，通过工序分析获得全体工序编号、每一道工序的紧后工序集、每一道工序开始部分所需要的天车脱钩时间、每一道工序所需要的持续时间、每一道工序结束部分所需要的天车上钩时间；

S12，通过空间布局分析获得全体工位编号、全体天车编号、每一个工位的坐标、每一辆天车的初始坐标、每一辆天车能够运行的坐标区间；

S2，通过将生产过程串行化得到初始的热模区调度方案，具体为：

S21，取工序集合的一个排列，使得每一道工序的紧后工序集都排列在该工序之后；

S22，将能够分配的编号最小的天车分配到每两道工序之间；

S23，将每一道工序的缓存时间均设为0s；

S24，将每一道工序的开始时刻设定为该工序以前全体工序的脱钩时间、持续时间、上钩时间、缓存时间与天车运动时间的累加；其中的天车运动时间等于两道工序之间的坐标差除以天车能够运行的最大速度；

S3，基于所述初始的热模区调度方案，通过交叉和变异得到满足约束条件的多个热模区调度方案；

S4，针对所述多个热模区调度方案，以时间为横轴，以工位坐标为纵轴，将每一道工序表示为与横轴平行的线段；其中，所述线段的起点对应每一道工序的开始时刻，终点对应每一道工序的开始时刻、脱钩时间、持续时间、上钩时间和缓存时间之和，所述线段到横轴的距离表示对应工位的坐标；

S5，连接所有在先工序的终点与紧后工序的起点，判断各连接线段是否存在交叉；若存在交叉且天车运行所需的最小速度超过安全速度，舍去对应的热模区调度方案，否则，保留所述多个热模区调度方案；

S6，重复执行S3至S5，直至热模区调度方案总数达到预设数量；

S7，以总运行时间最小为目标，从S6得到的所有热模区调度方案中选择出最优热模区调度方案；

S8，处理铁水区系统时序数据，具体为：

S81，通过工序分析获得全体的铁水区热模工序编号、全体的铁水区冷模工序编号、热模车间的周期数、冷模车间的周期数、每一道工序所需要的平均时间；

S82，通过空间布局分析获得全体资源编号、每一道工序对全体资源是否需求的情况；

S83，通过步骤S7获得的热模区调度方案，提取其中需要铁水的时刻点，每两个时刻点之间的时间间隔作为生产节拍的序列；

S9，通过将生产过程串行化得到初始的铁水区调度方案，具体为：

S91，将每一个周期的铁水区热模工序按周期数升序排列，并将每一个周期的铁水区冷模工序按周期数升序排列在铁水区热模工序之后；

S92，每一个周期的每一道铁水区热模或冷模工序的开始时间即为排在其之前的全体工序的平均加工时间的加总；

S10，基于所述初始的铁水区调度方案，通过交叉和变异得到满足约束条件的多个铁水区调度方案；

S11，计算每一个铁水区调度方案的适应度指标，筛选出若干铁水区调度方案；

S12，重复执行S10至S11，直至铁水区调度方案总数达到预设数量；

S13，以适应度指标最小为目标，从S12得到的所有铁水区调度方案中选择出最优铁水区调度方案。

2.一种基于遗传算法的车间生产与天车协同调度装置，其特征在于，应用于铸管生产中热模区和铁水区，所述装置包括：

热模区处理模块，用于执行以下步骤：

S1，处理热模区系统时序数据，具体为：

S11，通过工序分析获得全体工序编号、每一道工序的紧后工序集、每一道工序开始部分所需要的天车脱钩时间、每一道工序所需要的持续时间、每一道工序结束部分所需要的天车上钩时间；

S12，通过空间布局分析获得全体工位编号、全体天车编号、每一个工位的坐标、每一辆天车的初始坐标、每一辆天车能够运行的坐标区间；

S2，通过将生产过程串行化得到初始的热模区调度方案，具体为：

S21，取工序集合的一个排列，使得每一道工序的紧后工序集都排列在该工序之后；

S22，将能够分配的编号最小的天车分配到每两道工序之间；

S23，将每一道工序的缓存时间均设为0s；

S24，将每一道工序的开始时刻设定为该工序以前全体工序的脱钩时间、持续时间、上钩时间、缓存时间与天车运动时间的累加；其中的天车运动时间等于两道工序之间的坐标差除以天车能够运行的最大速度；

S3，基于所述初始的热模区调度方案，通过交叉和变异得到满足约束条件的多个热模区调度方案；

S4，针对所述多个热模区调度方案，以时间为横轴，以工位坐标为纵轴，将每一道工序表示为与横轴平行的线段；其中，所述线段的起点对应每一道工序的开始时刻，终点对应每一道工序的开始时刻、脱钩时间、持续时间、上钩时间和缓存时间之和，所述线段到横轴的距离表示对应工位的坐标；

S5，连接所有在先工序的终点与紧后工序的起点，判断各连接线段是否存在交叉；若存在交叉且天车运行所需的最小速度超过安全速度，舍去对应的热模区调度方案，否则，保留所述多个热模区调度方案；

S6，重复执行S3至S5，直至热模区调度方案总数达到预设数量；

S7，以总运行时间最小为目标，从S6得到的所有热模区调度方案中选择出最优热模区调度方案；

铁水区处理模块，用于执行以下步骤：

S8，处理铁水区系统时序数据，具体为：

S81，通过工序分析获得全体的铁水区热模工序编号、全体的铁水区冷模工序编号、热模车间的周期数、冷模车间的周期数、每一道工序所需要的平均时间；

S82，通过空间布局分析获得全体资源编号、每一道工序对全体资源是否需求的情况；

S83，通过步骤S7获得的热模区调度方案，提取其中需要铁水的时刻点，每两个时刻点之间的时间间隔作为生产节拍的序列；

S9，通过将生产过程串行化得到初始的铁水区调度方案，具体为：

S91，将每一个周期的铁水区热模工序按周期数升序排列，并将每一个周期的铁水区冷模工序按周期数升序排列在铁水区热模工序之后；

S92，每一个周期的每一道铁水区热模或冷模工序的开始时间即为排在其之前的全体工序的平均加工时间的加总；

S10，基于所述初始的铁水区调度方案，通过交叉和变异得到满足约束条件的多个铁水区调度方案；

S11，计算每一个铁水区调度方案的适应度指标，筛选出若干铁水区调度方案；

S12，重复执行S10至S11，直至铁水区调度方案总数达到预设数量；

S13，以适应度指标最小为目标，从S12得到的所有铁水区调度方案中选择出最优铁水区调度方案。