[发明专利]一种知识驱动的柔性离散制造生产调度优化方法

说明书

本发明涉及一种知识驱动的柔性离散制造生产调度优化方法。对消失模铸造环境下批处理机的柔性作业车间调度问题进行研究，建立了基于完工时间准则的柔性铸造作业车间调度模型。结合铸造生产的特点，将时间执行窗口应用于模型中。采用混合粒子群优化算法(HPSO)对模型进行求解。在该算法中，提出了块集成解码规则来解决调度集成问题。采用离散型和连续型两种搜索策略对粒子群优化算法进行全局搜索。在此基础上，采用基于知识驱动的邻域禁忌搜索算法进行局部搜索。进行仿真实验验证了所提优化模型的可行性，并将其应用于消失模铸造。实验结果表明，该算法比已有算法具有更高的效率和鲁棒性。

技术领域

本发明针对消失模铸造生产的柔性作业车间调度问题，具体涉及一种基于知识驱动的柔性离散制造生产调度优化方法。

背景技术

消失模铸造(EPC)技术是一种新型铸造技术，由于铸造工艺本身的特点，消失模铸造车间调度问题存在许多局限性，如具有批处理机的柔性作业车间和时间执行窗口(timeexecution window,TEW)等，极大增加了调度问题的难度和复杂性，它的工艺路线如图1所示，特点如下：

1、在作业车间操作环境下为每个作业确定加工路线。

2、批处理机可以同时加工多个作业，单处理机一次只能加工一个作业。

3、特殊工序的加工时间受到限制。

4、一种加工资源只能加工某种特定的工序。

许多关于铸造行业的调度研究集中于批量加工调度和流水车间调度，很少涉及到铸造工艺中遇到的批量柔性作业车间调度问题。原因如下:

1、FCJSP的一些实际调度因素增加了数学建模的难度。

2、批处理机增加了另一维度的复杂性。

3、现有研究很难在不修正的情况下解决FCJSP问题。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

基于知识驱动的柔性离散制造生产调度优化方法，其特征在于：基于以下目标函数和约束条件:

目标成本函数为：

根据TEW机制，需要划分开始熔炼的工序的时间周期；如式(1)所示，Cid是Ji的先前熔炼工序的完成时间，“ceil”表示取整；例如，如果Cid＝20，计算出的D_i＝2,J_i是在第2天进行批处理的候选任务；

要确定以最短完工时间(即作业的最大完成时间)为目标的调度结果(即作业的最大完成时间)；问题的数学公式描述如下:

其约束条件为：

不等式(3)表示启动时间O_ij与完成时间O_ij之间的约束关系；不等式(4)保证开始时间O_i(j+1)必须不小于完成时间O_ij；不等式(3)和(4)保证了作业i的工序顺序约束；

S_ij+X_ijk×P_ijk≤C_iji∈{1,2…,n}；j∈{1,2…,Ni}；k∈Mij (3)

C_ij≤S_i(j+1)i∈{1,2…,n}；j∈{1,2…,Ni-1} (4)

式(5)表示该工序在同一时间只能被同一资源加工；此外，这意味着每道工序只能从候选资源集中选择一个资源；