基于改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法

文档序号:26010420发布日期:2021-07-23 21:30阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:参数初始化;设置种群大小psize、种群最优果蝇个体未更新次数的阈值g以及算法的停止时间t,其中,种群中包含的果蝇个体数量对应车间调度可选用的解决方案数量;阈值g表示最大完工时间最小的果蝇个体未改变的次数的上限值;停止时间t=10*m*n(m为机器数量,n为工件数量),其中,上述最大完工时间为每一个工厂中最后一个工件完成时间的最大值;

步骤2:果蝇种群的初始化;通过基于工件序列的表示方法进行编码,使用构造性启发式方法生成2个果蝇个体,使用随机方法生成剩余psize-2个果蝇个体,形成包含psize个果蝇的初始种群p={π(1),π(2),...π(psize)},从种群p中选择最大完工时间最小的果蝇个体,对最佳方案进行更新;

步骤3:利用嗅觉探索机制指导果蝇进行邻域扰动,并形成新果蝇种群p1={π(1),π(2),...π(psize)};

步骤4:利用差异飞行策略指导果蝇进行视觉飞行;

步骤5:更新最佳解决方案,判断是否达到终止条件,若满足,则进化结束,输出当前最佳解决方案及其对应的最大完工时间,反之转至步骤3。

2.根据权利要求1所述的基于改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法,其特征还在于,在步骤2中,基于工件序列的表示方法进行编码的步骤如下:一个果蝇为一种解决方案,以二维向量的形式表示一个果蝇,二维向量由f个一维向量构成,f为分布式工厂的数量,一个工厂对应一个一维向量,每个一维向量中包含多个工件,工件的排列顺序和加工顺序一致,基于上述编码规则,一个果蝇个体可以表示为π={π1,π2,...πf},其中,第k个工厂中的工件序列nk表示第k个工厂中待加工工件的数目。

3.根据权利要求1所述的基于改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法,其特征还在于,在步骤2中,构造性启发式方法的具体步骤如下:首先,计算每个工件的总加工时间,按照总加工时间从大到小排序,前f个工件按随机方式,依次分配到f个工厂中(工件数量≥工厂数量);剩余的工件逐一提取,插入到最佳位置中,直至所有工件都被提取并插入,最终生成一个果蝇个体,所述的最佳位置是在工件尝试插入到每一个工厂所有可能位置后,所选取的完工时间最小的位置。

4.根据权利要求1所述的基于改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法,其特征还在于,在步骤2中,随机方法的具体步骤如下:随机选择f个工件,按随机方式,依次分配到f个工厂中(工件数量≥工厂数量);剩余的工件随机提取,一次提取一个工件,将其插入到最佳位置,生成一个果蝇个体,其中,所述的最佳位置是在工件尝试插入到每一个工厂所有可能位置后,所选取的完工时间最小的位置。

5.根据权利要求1所述的基于改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法,其特征还在于,在步骤3中,嗅觉探索机制包括一次交换扰动、二次交换扰动,其中,

一次交换扰动的具体步骤如下:从完工时间最大的工厂中随机提取一个工件,记作jcri。剩余的f-1个工厂,每间工厂随机提取一个工件,记作jtar,将jcri与jtar交换位置,产生f-1个新方案,从中选择最大完工时间最小的方案;

二次交换扰动的具体步骤如下:在一次交换扰动得到的方案中,从完工时间最大的工厂中随机选择b个不重复的工件,其中,b的范围设定为大于3,且小于完工时间最大的工厂中的工件数目的一半,从b个工件中随机选择一个工件记作jori,将jori与剩余b-1个工件进行交换,则产生b-1个新方案,从中选择最大完工时间最小的方案,作为新果蝇种群。

6.根据权利要求1所述的基于改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法,其特征还在于,在步骤4中,差异飞行策略包括以下步骤:

a.根据果蝇种群中最小的最大完工时间未发生变化的次数,判断种群是否陷入局部最优,如果种群中最小的最大完工时间未发生变化的次数达到g次,则认为种群此时陷入局部最优,执行步骤b1,反之认为种群未陷入局部最优,执行步骤b2;

b1.若种群陷入局部最优,种群内的果蝇按照最大完工时间由小到大排序,排序后的种群中,前20%的果蝇因为有着较小的最大完工时间而被直接保留;剩余80%果蝇中,前50%果蝇通过相邻工件互换方法,向当前种群中最大完工时间最小的果蝇进行学习,即对最大完工时间最小的果蝇执行相邻工件互换方法;剩余50%果蝇使用随机方法生成,最终生成一个包含psize个果蝇的新种群p2;从种群p2中随机选择psize/2个果蝇,更新种群p中最大完工时间较大的psize/2个果蝇(即果蝇种群p中较差的一半个体向果蝇群p2中的部分个体飞行);

b2.若种群未陷入局部最优,则将嗅觉探索阶段生成的种群p1与嗅觉探索阶段前的种群p组合,并从中选择最大完工时间较小的psize个果蝇进行下一次迭代(即果蝇个体向种群p1和p中最好的psize个果蝇飞行);

其中,相邻工件互换方法的具体步骤为:首先寻找完工时间最大的工厂为关键工厂,若关键工厂只有一个,则对该工厂内的工件执行相邻工件互换操作,即每相邻的两个工件互换位置,从中选择完工时间最小的一组互换,生成新方案;若关键工厂数量存在多个,则多个关键工厂中的每个工厂中的工件,均执行相邻工件互换操作,从中选择完工时间最小的一组互换,生成新方案。


技术总结
基于改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法,涉及作业车间调度技术领域,特别是属于一种基于差异飞行策略改进果蝇算法的分布式流水车间调度方法。包括:步骤1:参数初始化;步骤2:果蝇种群的初始化;步骤3:利用嗅觉探索机制指导果蝇进行邻域扰动,步骤4:利用差异飞行策略指导果蝇进行视觉飞行;步骤5:更新最佳解决方案,判断是否达到终止条件,若满足,则进化结束,输出当前最佳解决方案及其对应的最大完工时间,反之转至步骤3。本发明解决了带有设置时间的分布式置换流水车间调度问题,具有降低企业生产成本、提高效率的积极效果。

技术研发人员:桑红燕;郭恒伟;潘全科;李俊青;韩玉艳
受保护的技术使用者:聊城大学
技术研发日:2021.05.18
技术公布日:2021.07.23
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