[发明专利]一种基于Petri网与改进遗传算法的柔性作业车间调度系统

摘要

一种基于Petri网与改进遗传算法的柔性作业车间调度系统，是通过考虑峰谷电价和间接能耗来最小化完工时间和用电费用的系统，包括作业时间选择模块和机器任务分配模块；作业时间选择模块是通过建立能源时间Petri网模型和时间选择模拟算法TSSA，得到迁移激活时间序列FS和迁移加工序列TS’，机器任务分配模块是通过改进遗传算法和Petri网相结合进行仿真，找出最佳的迁移加工序列TS，获得柔性作业车间调度TI‑FJSP的满意解；本发明提出的柔性作业车间调度系统有效优化生产计划的制定和执行，为企业提供峰谷电价下最低成本的生产方式，降低企业生产成本且提高能源的利用率，优化能源配置，节约资源，保护环境，实现企业经济效益的最大化，提高企业的行业竞争力。

主权项

一种基于Petri网与改进遗传算法的柔性作业车间调度系统，其特征在于：所述柔性作业车间调度系统是通过考虑峰谷电价和间接能耗来最小化完工时间和用电费用的系统，包括作业时间选择模块和机器任务分配模块；所述作业时间选择模块是通过建立能源时间Petri网模型和时间选择模拟算法TSSA，得到迁移激活时间序列FS和迁移加工序列TS’，在此基础上，所述机器任务分配模块是通过改进遗传算法和Petri网相结合进行仿真GAPNS，找出最佳的迁移加工序列TS，即最后获得柔性作业车间调度TI‑FJSP的满意解；所述满意解为最佳的迁移加工序列TS和迁移激活时间序列FS的集合，其中，所述迁移加工序列TS为选中的执行工序，所述迁移激活时间序列FS为工序的开始时间；所述时间选择模拟算法TSSA包括7个时间选择策略，所述时间选择策略嵌入到所述能源时间Petri网的仿真里，以最小化生产成本为目标进行对比，得出迁移激活时间序列FS；所述时间选择模拟算法TSSA包括如下步骤：步骤1：初始化赋值，τs＝0,M＝M0,TSW＝T'S,TSR＝Φ；步骤2：当TSW或TSR不是空集时，重复步骤2.1～2.4；步骤2.1：TSE＝Φ,FSE＝Φ步骤2.2：每个在Tsw中的迁移tsw,x，重复步骤2.2.1，步骤2.2.1：如果tsw,x使能，把它添加到TSE；在预设的时间选择策略中预先评估tsw,x的激活时间fsw,x；添加fsw,x到FSE；步骤2.3：如果TSE不是空集，从TSE中选择激活时间fse,x最小的迁移tse,x；将tse,x从TSW中移出，放进TSR；将FS中与tse,x相应的元素设置为fse,x；将FSR中与tse,x相应的元素设置为fse,x+Tt,se,x(tse,x的时间消耗)；M＝M‑I(tse,x)；步骤2.4：如果TSR不是空集，从TSR中选择释放时间fsr,x最小的迁移tsr,x；τs＝fsr,x；从TSR移出tsr,x；M＝M+O(tsr.x)；重新判断，当TSW或TSR是空集时，得出迁移激活时间序列FS；τs为PTPN的运行时间；τe,x为迁移τe,x的释放时间；M为PTPN的标识；TSW为等待中的迁移集合；tsw,x为TSW中的一个元素；TSE为可激活的迁移集合；fsw,x为tsw,x的激活时间；FSE为相应的TSE的激活时间集合；fse,x为FS中与tse,x相应的元素；TSR为正在执行的迁移集合；FSR为TSR相应的释放时间集合；所述改进遗传算法是结合Petri网建立的优化方法，将所述迁移加工序列TS’作为染色体进行编码，生成所有工件的染色体，再进行种群初始化、个体适应度计算、选择操作、交叉和突变得到的最佳的迁移加工序列TS。