[发明专利]一种基于遗传算法的曲面分段场地布局调度方法

摘要

本发明提供一种基于遗传算法的曲面分段场地布局调度方法，包括应用基于有限建造资源的日程计划平衡制定算法，根据预设的调度顺序对分段进行分段空间布局调度和虚拟流水式人力资源调度，并制定针对分段建造的资源场地和人员安排的日程计划；应用基于优化矩阵的多目标遗传算法完成分段调度顺序的排列编码和解码，并从根据日程计划建立优化的矩阵中选取最优的调度结果。本发明能够从而为调度人员进行分段布局调度提供辅助。

主权项

一种基于遗传算法的曲面分段场地布局调度方法，其特征在于，包括：步骤1、应用基于有限建造资源的日程计划平衡制定算法，根据预设的调度顺序对分段进行分段空间布局调度和虚拟流水式人力资源调度，并制定针对分段建造的资源场地和人员安排的日程计划；步骤2、应用基于优化矩阵的多目标遗传算法完成分段调度顺序的排列编码和解码，并从根据日程计划建立优化的矩阵中选取最优的调度结果；其中所述步骤1中所述的进行分段空间布局调度具体为：步骤11、对整个场地的曲面分段的调度进行初步规划，并制定曲面分段的布置顺序；步骤12、获取曲面分段的几何图形和场地边界的几何图形，通过确定曲面分段是否在场地内与其他曲面分段及场地边界发生碰撞，以获取曲面分段在该场地内的可能的布置方案；步骤13、对所述可能的布置方案进行筛选以最终确定曲面分段在场地内的布置位置，生成曲面分段空间布局分配方案；其中所述步骤1中所述的虚拟流水式人力资源调度具体为：步骤14、获取每一分段内的加工工序；步骤15、设置初始设置的人员配置方案，并以虚拟流水制造资源分配目标对每一分段内每一加工工序的初始设置的人员配置方案进行调整，并根据调整结果为每一加工工序分配加工人员；步骤16、对每一分段中，在前后工序的加工时间存在间隙时，对加工工序进行调整，以最终生成船舶曲面分段虚拟流水式建造的人员调度方案；所述步骤2包括：步骤21、随机生成初始种群；步骤22、通过预设的编码/解码算法将个体基因码解码成合理的分段布局调度顺序，制定曲面分段建造的日程计划；步骤23、对所述日程计划根据多目标适应度函数进行多目标的适应度计算，构建优先级矩阵；具体的，根据场地利用率、人员周转利用率、分段按时完工率适应度建立优先级原始矩阵；步骤24、根据轮赌法适应度较高的个体具有较高的繁殖概率，最后根据交叉率和变异率选择再生个体进行交叉和变异，选出其中优秀的基因构建优秀的种群，对优秀的种群经过若干代进化后或达到优化的目标后，最终的种群中适应度最高的个体为最优曲面分段空间布局方案；步骤22中所述预设的编码/解码算法，包括直接反映曲面分段的调度循序的表现型编码和基因型编码；所述步骤22具体包括：步骤221、为每一曲面分段设置唯一的编号Fc＝{f1、f2...fn‑1、fn}；其中n为调度的曲面分段的个数；步骤222、设置表现型编码Pc＝{p1、p2...pn‑1、pn}，以及基因型编码Gc＝{g1、g2...gn‑1、gn}；其中，基因型编码在遗传算法中与表现型编码相同；步骤223、根据已知分段调度顺序的基因码Gc＝{g1、g2...gn‑1、gn}和原始编号Fc＝{f1、f2...fn‑1、fn}，计算顺序的表现型编码Pc＝{p1、p2...pn‑1、pn}；其中所述步骤223具体为：步骤2231、计算其中i1<i2...<it，i＝0到n，且t为的元素的个数；步骤2232、计算b＝[t×gi/n]+1，其中[]为取整操作符，b为的第b个元素；步骤133、其中pi＝fib；所述步骤23具体包括：步骤231、通过以下公式计算场地利用率；Sspace=ws,in[Σi=1midsi(tni-tni-1-fsparet(tni-1,tni))](tnmid-tn0-fsparet(tn0,tnmid))+ws,out(tnn-tnmid-fsparet(tnmid,tnn))(tnmid-tn0-fsparet(tn0,tnmid))[1-Σi=mid+1nsi(ti-ti-1-fsparet(tni-1,tni))(tnn-tnmid-fsparet(tnmid,tnn))]]]>其中，[tn0,tn1...tnmid...tnn]为当场地中某一时间节点发生分段移除或移入时，场地利用率发生变化，将这些场地利用率发生变化的时间节点按时间轴顺序排列形成的数组；其中tn0表示调度开始的时间节点；tnmid表示最后一个移入场地分段的时间节点；tnn表示最后一个移除场地分段的时间节点；[s1,s2....sn]：si表示时间点ti‑1‑ti之间时间段的场地利用率；fsparet(tni‑1,tni)表示时间段ti‑1‑ti之间的非工作时间；ws，in表示时刻tnmid之前的场地利用率的加权值；ws，out表示时刻tnmid之后的场地利用率的加权值；Sspace表示场地利用率适应度表达式值；步骤232、通过以下公式计算人员周转利用率；pwi：表示员工i在工作时的每小时工资；pri：表示员工i在上班时间没工作干时的每小时工资；twj：表示员工i在第j天的实际工作时间；trj：表示员工i在第j天的浪费的工作时间；n：调度分段总数量；m：在调度排产计划中员工工作总天数；Sstaff：人员周转利用率适应度表达式值；步骤233、计算用户的满意度；步骤234、通过以下公式计算用户的分段按时完工率适应度；其中ω(eti)：表示分段i的完工满意度值；n：调度分段总数量；Sintime：分段按时完工率适应度表达式值；步骤235、根据所述场地利用率、人员周转利用率、分段按时完工率适应度建立优先级原始矩阵并对每一列优选参数进行从小到大排序，并将其排序值赋予适应度优先级矩阵其中，在第一列为第j大的值时，则步骤236、针对一个染色体，采用以下公式计算适应度；其中Fi越大染色体越优秀；步骤237、通过以下公式计算优化指标：其中，wspace为场地利用率加权值；wstaff为人员周转利用率加权值；wintime为分段按时完工率加权值；为第i个染色体场地利用率、人员周转利用率、分段按时完工率适应度值；为第i个染色体场地利用率、人员周转利用率、分段按时完工率排序值；Fi为第i个染色体总体适应度值；Gi为第i个染色体总体优化指标值。