申请/专利权人：武汉爱科软件技术股份有限公司

申请日：2023-11-29

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN117314127B

主分类号：G06Q10/0631

分类号：G06Q10/0631;G06Q10/0633;G06Q50/04;G06N3/126

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2024.01.16#实质审查的生效;2023.12.29#公开

摘要：本发明提供一种混合遗传禁忌搜索算法的生产计划和排产方法，包括：基于生产周期、生产线平衡率以及设备利用率的多目标优化，建立最小化生产周期短、最大化生产线平衡率和最大化设备利用率的生产计划和排产模型；将所有产品的生产工序进行编码操作；利用混合遗传禁忌搜索算法，输入编码信息进行柔性作业调度求解确定出优化个体，获得生产计划和排产甘特图本。利用传统的遗传算法易得出局部最优解，而混合遗传禁忌搜索算法利用遗传算法良好的全局搜索能力和禁忌算法具有记忆能力的全局逐步优化特性，针对柔性作业调度问题，利用层次分析法求解各个目标函数，把多个目标函数值映射为染色体的适应度，从而得到符合要求的最优解或近优解。

主权项：1.一种混合遗传禁忌搜索算法的生产计划和排产方法，其特征在于，包括：基于生产周期、生产线平衡率以及设备利用率的多目标优化，建立最小化生产周期短、最大化生产线平衡率和最大化设备利用率的生产计划和排产模型；将所有产品的生产工序进行编码操作；利用混合遗传禁忌搜索算法，输入编码信息进行柔性作业调度求解确定出优化个体，获得生产计划和排产甘特图；所述建立最小化生产周期短、最大化生产线平衡率和最大化设备利用率的生产计划和排产模型，包括：模型中用到的符号如下：为每个工序的预计完成时间；为每个工序的开始时间；为规定的生产周期；为工序数；为瓶颈工序时间；为总时间；为第i个任务的设备运行时间；为设备利用率的倒数；尽量使生产周期最短，赋予优先因子P1；用表示生产周期提前的偏差量，因此优化生产周期目标函数为： ；生产周期约束： ； ：实际生产周期超过计划生产周期的偏差量； ：实际生产周期小于计划生产周期的偏差量；尽量满足生产线平衡率需求，赋予优先因子P2；用正偏差变量表示超出车间所需物品需求量的部分，用表示低于车间所需物品需求量的部分，因此优化生产线平衡率目标函数为： ；生产线平衡率约束： ； ：是指生产线平衡率低于目标平衡率的偏差量； ：是指生产线平衡率高于目标平衡率的偏差量；最大化生产线平衡率并不是一个线性规划问题，因为它涉及到除法运算；所以需要将目标函数进行转化，可以定义一个辅助变量R表示生产平衡率的倒数，；设备利用率要大于等于初始值，赋予优先因子P3；用表示第k个产线设备利用率相较于初始设备利用率的偏差量，因此优化设备利用率目标函数为: ；其中，是设备k相较于初始设备利用率的下降偏差量；设备利用率约束： ； ； 是指设备利用率低于目标利用率的偏差量； 是指设备利用率高于目标利用率的偏差量；最大化设备利用率并不是一个线性规划问题，因为它涉及到除法运算，所以需要将目标函数进行转化,可以将目标函数修改为最小化辅助变量，；所述利用混合遗传禁忌搜索算法，输入编码信息进行柔性作业调度求解确定出优化个体，包括：随机产生N个个体构成第一代初始种群，计算出各个个体的适应度并初始化一个禁忌表，确定出适应度较高的个体；判断所述适应度较高的个体是否满足事先设置的收敛条件，若满足则输出优化个体结果停止执行下一步骤，否则继续执行下一步骤；将所述适应度较高的个体作为父代，进行交叉和变异操作产生新个体，对所述新个体进行适应度评估，选出适应度值较高的新个体判断所述新个体是否满足事先设置的收敛条件，若满足则输出优化个体结果停止执行下一步骤，否则所述新个体继续执行本步骤并将其的交叉变异操作记录到禁忌表中；循环执行上一步骤，并在循环执行上一步骤中避免重复进行所述禁忌表中的交叉变异操作，直至产生符合收敛条件的最新优化个体，输出所述优化个体结果；或者，达到最大迭代次数，输出优化个体结果；所述将所有产品的生产工序进行编码操作，每一种产品的生产工序进行编码操作包括：每一行所有编码数字代表一种产品；每一行的编码数字被分割成若干列，第一列数字代表所述产品的工序数；所述若干列中除第一列外的每一列代表一个工序所涉及到的生产设备、每台设备对于不同种类产品的生产能力大小；具体地，第二列代表第一个工序，第二列第一个数字Q代表第一个工序可以在所述第一个数字Q台的设备上进行生产，所述第一个数字Q后面的数字代表第1台可生产设备的设备编号，该第1台可生产设备的设备编号后面的0到1的小数代表对应可加工设备的生产能力，以此类推，每一行编码数字的最后两个数字分别代表第Q台可生产设备的设备编号，以及对应可加工设备的生产能力，最大的生产能力为1；第三列代表第二个工序，第三列第一个数字G代表第二个工序可以在所述第一个数字G台的设备上进行生产，所述第一个数字G后面的数字代表第1台可生产设备的设备编号，该第1台可生产设备的设备编号后面的0到1的小数代表对应可加工设备的生产能力，以此类推，每一行编码数字的最后两个数字分别代表第G台可生产设备的设备编号，以及对应可加工设备的生产能力，最大的生产能力为1；以此类推，直到涉及到的所有工序编码完成。

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