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申请/专利权人：西安理工大学

摘要：本发明公开的基于头脑风暴机制的复杂重型装备生产优化调度方法，包括以下步骤：步骤1、对复杂重型装备生产过程进行简化，对生产工序进行预处理；步骤2、构建基于头脑风暴机制的复杂重型装备生产调度模型，基于调度过程的约束条件，为个体进化制定对应规则；步骤3、构建生产调度算法框架，对调度方案进行优化；步骤4、对调度序列进行更新；步骤5、判断算法终止进化条件，输出最优调度方案。该方法解决了现有技术中对重型装备生产计划安排困难、过度依赖以往排产经验的问题。

主权项：1.基于头脑风暴机制的复杂重型装备生产优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对复杂重型装备生产过程进行简化，对生产工序进行预处理；步骤1具体按照以下步骤实施：将所述生产工序的流程转化为智能算法能够直接识别处理的进化个体，具体如下：项目中的每一个体由两部分组成，包含工序信息和机器信息，即： 1其中，是表示第i个工件的j道工序,是订单中各个工序的生产顺序表；是表示任务顺序表中各工序所对应的生产机器，订单中的工序序列与生产机器序列是一一对应的；步骤2、构建基于头脑风暴机制的复杂重型装备生产调度模型，基于调度过程的约束条件，为个体进化制定对应规则；步骤2具体按照以下步骤实施：步骤2.1）确定复杂重型装备生产线的生产优化调度模型的目标函数：对N个不同的复杂重型装备生产订单换算成N个工件分配给k个不同类型的生产机器，具体描述如公式（2）所示： N（2）其中，代表i工件的生产完工时间，F代表最大完工时间的最小值；步骤2.2）确定复杂重型装备生产线的生产优化调度模型的约束条件：复杂重型装备生产线的约束条件分为不等式约束和等式约束；不等式约束条件如下： （3） （4） （5） （6） （7）式（3）表示同一工件的顺序约束，其中表示工序的加工开始时刻，表示工序的加工完成时刻；式（4）表示最大完工时间约束，其中表示i号工件的加工完成时间，0i≤N，表示最大完工时间；式（5）表示工序的加工完成时刻约束，其中表示工序是否在k号机器上加工，若工序在k号机器上加工，=1，若工序不在k号机器上加工，=0，表示工序在k号机器上加工的消耗时间，表示工序的加工完成时刻；式（6）表示所有工件都可在零时刻开始加工；式（7）表示完工时间为非负数；等式约束条件如下： （8）公式（8）表示机器唯一性约束，表示每台设备只能同时加工一个工件，其中表示工序选择的加工机器号k；步骤3、构建生产调度算法框架，对调度方案进行优化；步骤3具体按照以下步骤实施：3.1）初始化，初始化生产优化调度模型的种群个数、选择概率、突变概率、聚类个数，并设置迭代次数；3.2）个体信息翻译，首先明确所有的加工机器，将其放入一个集合中；然后确定各工序分别进行加工的机器号，并对其开始时刻和完成时刻进行排序，具体步骤为：Step1：根据生成的编码序列确定所有的加工机器号，生成对应的加工机器集合=；Step2：根据生成的工序编码序列，找到每个待加工工序，并根据调度算例，查找每台工序的加工机器及对应工序的生产消耗时间=，并与集合中的机器号一一对应；Step3：初始化各机器的开始加工时间和各时间的变化时间量，调度序号k=1；Step4：找到工序码中的调度序号k对应的加工工序，并将其解码成实际的工件工序，i表示工件号，j表示工序号；Step5：判断j是否为1，若为1，则转入Step6，否则，转入Step7；Step6：判断当前机器是否有工件正在加工，若没有，则直接在该机器进行安排加工；若有，则在当前工件加工时间结束后，安排工序进行加工；Step7：查找工序的加工完成时间节点，并与当前机器的可开始加工时间节点进行比较，若，则开始加工的时间节点为=，否则开始加工时间节点为=；Step8：根据时间表，可得到的加工所需时间，由式（9）可计算得到的加工完成时间，为下一道工序加工开始时间节点提供参考，即下一道工序加工开始时间节点在之后； （9）Step9：判断最后一道工序是否已完成解码，若是，转入Step10；否则，转Step4;Step10：查找所有工序的加工完成时间节点的最大值；3.3）建立评价函数 （10）其中，表示最大完工时间，表示i号工件最后一道工序的加工完成时间，利用式10计算得到重型装备所有订单的最终完工时间；步骤4、对调度序列进行更新；步骤4具体按照以下步骤实施：4.1）自学习操作策略：Step1：随机产生位置点p和距离l；Step2：确定工序码中的p点处的编码，并将其向右移动l距离；Step3：p点原对应的机器编号也在机器码中向右移动相应的距离；Step4：工序码中的p点右侧原有信息均向左移动一位，机器码均移动相应距离；Step5：判断工序移动后的新个体是否满足前后工序约束要求，若满足，则直接生成新个体；不满足，则转入Step1，重新得到工序变异的新智能体；4.2）多智能体交叉操作策略：将被选择交叉的父代工序码区分为两个部分，父代编码区为：=[1,3,3,3,1,2,2,1,3];=[2,1,2,3,1,3,3,1,2];=[1];=[2];其中，和都是父代的子集，交叉过程步骤如下：Step1：复制父代中包含集中信息到子代中，且信息位置点固定；Step2：将父代中删除集包含的信息放入子代中，依次插空放入；Step3：复制中包含集中的信息到子代中，且信息的位置点固定；Step4：将父代中删除集包含的信息放入子代中，依次插空放入；Step5：判断工序移动后的新个体是否满足前后工序约束要求，若满足，则直接生成新智能体；不满足，则转入Step1，重新进行个体交叉生成新智能体；4.3）机器码变异操作策略：Step1：随机产生一个变异位置点e；Step2：保持e点处的工序码中的编码信息不变；Step3：在该工序可选择的所有机器中任意选择一台机器，然后替换原来该工序在机器编码段的机器号；Step4：获得新的智能体；步骤5、判断算法终止进化条件，输出最优调度方案。

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