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1、华北电力大学本科毕业设计（论文）基于遗传算法的柔性车间作业调度摘要车间生产调度问题是当今工程领域研究的热点。近十几年来，面向用户个性化需求的定制生产模式开始成为制造的主流，对市场需求的快速反应能力开始成为企业能否在激烈的市场竞争中占得一席之地的重要标志，因此，柔性快速的生产调度就显得格外重要。柔性作业车间调度是古典作业调度问题的扩展，柔性作业车间调度问题由于减少了机器的约束，所以比传统作业车间调度问题的复杂性更高。因此，寻找有效的方法对柔性作业车间调度问题进行求解具有重要的理论价值和应用意义。本文首先介绍国内外车间调度研究的方法和发展现状，然后阐述遗传算法的基本概念、原理和方法。其次对所研究的
2、作业车间调度进行了详细的数学分析，并对数学描述进行了简化，为下一步的算法设计建立数学模型。针对柔性作业车间调度问题的特点，提出了一种改进的遗传算法，采用双子串的方式来进行编码，并且基于此给出了独特的交叉和变异法则，从而取消了运用遗传算法求解作业车间问题时为使基因合法化而进行的基因修复和重建过程。 最后给出了一个46 调度问题的测试例子，并且绘制出了作业调度的甘特图。仿真实例证明了此算法的有效性。关键词：柔性车间作业调度；遗传算法 ；双子串编码Flexible Job-Shop Scheduling Problem Based on Genetic AlgorithmABSTRACTJob-sh
3、op scheduling problem is the scientific research hotspot , in the past dozens of years, User-oriented personalized needs customization product mode starts to become the mainstream of manufacturing, the capability of rapid response in market demands come to be an important symbol that whether the ent
4、erprise can occupy a room in the fierce market competitionThe flexible job shop scheduling problem is a generalization of the classical job shop scheduling problem. Due to machine constraint, flexible job shop scheduling is much more complex than traditional job shop scheduling. Thus, seeking the ef
5、fective methods used to solve flexible job shop scheduling has important theoretical and applied significance.This paper firstly introduces the methods and developments about workshop scheduling inside and outside country; secondly expatiates the basic conception and principle about genetic algorith
6、m; then analyses the job shop scheduling problem，and also predigests the mathematic depiction so as to convenience further program design. According to the characteristics of flexible job shop scheduling problem , an improved genetic algorithm has been adopted. It uses two multistage-based model to
7、code. Based on that a special crossover operators and mutation operators are designed for genetic algorithm, By doing that, the repairing process to validate the schedule gene is successfully cancelled. In this paper, Finally , a example of 8 6 scheduling showed that the genetic algorithm was effici
8、ent .At the same time ,give the arithmetic examples of job shop，and show their schedule Gantt picturesKey words: flexible job shop scheduling problem ；genetic algorithm; two multistage-based model to code.II华北电力大学本科毕业设计（论文）目录摘要IABSTRACT II绪论11车间作业调度21.1车间调度问题的研究意义 21.2车间调度问题研究现状 21.3车间调度问题的分类 31.4实际
9、车间调度问题的特点 31.5车间调度问题的研究方法 41.6实际车间生产调度研究中存在的主要问题 51.7柔性车间作业调度问题 51.7.1问题描述 51.7.2数学描述 61.8 Gantt图72遗传算法82.1遗传算法的基本思想 82.2遗传算法的特点 82.3遗传算法的基本概念 92.4遗传算法基本流程102.5遗传算法的参数及基本操作 112.5.1算法参数112.5.2遗传算法的编码和解码122.5.3适应度函数 132.5.4遗传操作142.5.4.1初始种群的产生142.5.4.2选择算子 152.5.4.3交叉算子 152.5.4.4变异算子163遗传算法求解柔性作业车间调度问
10、题 173.1遗传算法求解柔性作业车间调度问题的步骤 173.2遗传操作设计173.2.1编码173.2.2适应度函数18II3.2.3遗传算法的主要操作步骤184仿真实例及结论 215总结与展望 235.1总结 235.2展望 23参考文献 24致谢 26绪论有效的调度方法与优化技术的研究和应用，对于制造企业提高生产效率、降低生产成本等方面起着重要作用，因而越来越受到学者们的关注。如何进行组织管理，包括如何组织动态联盟、如何重构车间和单元、如何安排生产计划、如何进行调度都是我们面临的主要问题。其中车间作业调度与控制技术是实现生产高效率、高柔性和高可靠性的关键，有关资料表明，制造过程中95的消
11、耗是在非切削过程中2。因此，有效的调度方法与优化技术的研究和应用，已成为先进制造技术实践的基础和关键。车间作业调度(Job Shop Scheduling，简称JSS)的启发式算法3，是用某一调度优先级规则在当前可调度工序中选择一个工序进行加工，最终形成一个由所有被加工零件各工序组成的序列，即所谓调度结果由于调度规则通常只针对特定问题和特定环境，它存在着难以克服的缺点，如计算规模不可能较大，寻优具有局部性等而基于遗传算法的车间作业调度的基本思想是，预先排列出若干个由工序组成的序列，然后对这些序列进行遗传进化操作，从而达到优化调度结果性能指标的目的由于遗传算法只利用适应性信息，它不要求目标函数可
12、微、连通和凸性，因而它是一种高效率的随机搜索与优化的方法，具有搜索面广、算法速度快等优点然而遗传算法中交叉概率和变异概率的选择是影响遗传算法行为和性能的关键，直接影响算法收敛性，并且编码与解码的问题也对遗传算法的应用有较大的限制作用。同时遗传算法易于早熟和陷入局部最优解的缺点，也使人们不断对遗传算法进行改进。研究车间生产调度问题，对促进企业生产管理的现代化，建立现代企业制度，提高我国企业的竞争力，迅速打开走向世界的局面都具有重要的意义。1车间作业调度车间调度主要是针对一项可分解的工作(如产品制造)，探讨在尽可能满足约束条件(如交货期、工艺路线、资源情况)的前提下，通过下达生产指令，安排其组成部分(操作)使用哪些资源、其加工时间及加工的先后顺序，以获得产品制造时间或成本的最优化4。在理论研究
