(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111466929.X (22)申请日 2021.12.01 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 左颖　曲明昊　陶飞　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 代理人 金怡　邓治平 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 基于改进类电磁机制算法的绿色柔性作业 车间调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于改进类电磁机制算 法的绿色柔性作业车间调度方法， 该方法适用于 以绿色制造为目标的柔性作业车间调度问题， 包 括步骤： 作业车间及调度任务属性定义， 完成对 于车间和任务相关属性的数学定义及参数表示； 优化指标模 型及目标函数建立， 利用车间和任务 相关属性参数， 完成对每个优化指标的数学模型 的建立， 并建立目标函数； 改进类电磁机制算法 求解， 使用改进的类电磁机制算法， 完成对种群 个体的迭代寻优过程， 最终输出最优的调度方 案。 本发明能够在一定程度上解决以绿色制造为 目标的柔性作业车间调度问题， 综合提高作业车 间的多项绿色生产指标。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114139810 A 2022.03.04 CN 114139810 A 1.一种基于改进类电磁机制算法的绿色柔性作业车间调度方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： (1)对于车间和任务相关属性的数学定义及参数表示， 具体包括作业车间固有属性、 调 度任务固有属性、 车间 ‑任务匹配属性； (2)利用车间和任务相关属性参数， 分别建立最大完工时间MKS、 总能耗TEC、 总成本 TPC、 无用碳排放WCE、 逆加工能量利用率IPP E五项优化指标的数学模 型， 并通过决策者偏好 序列进行加权以及归一 化处理建立目标函数； (3)利用改进类电磁机制算法求 解目标函数， 具体实现如下： ①确定编码方式， 使用两段等长的数字序列对调度方案进行编码， 两段数字序列分别 表示工序排序和机器选择， 其中工序排序数字序列中每道工序对应的数字大小代表加工顺 序， 序列由小到大排列、 并调整同一任务的工序顺序后即生成工序排序； 机器选择数字序列 中每道工序对应的数字即代 表加工机器的编号； ②确定种群的容量， 并针对种群中的个体， 在[0， 10]内的正实数区间内随机生成工序 排序数字序列、 在工序可用的机器范围内随机生成机器选择数字序列， 每个拥有两段数字 序列的个 体即代表一个调度方案； ③根据步骤(2)中建立的数学模型计算种群 中个体i的五项目标函数值， 并根据目标函 数值计算 其携带电荷量qi、 所受总库仑力Fi， 并依据总库仑力方向以预定步长移动个 体； ④在[0， 1]区间内生成随机数r， 并判断r是否小于磁偏转概率P， 如果是， 则计算种群中 个体i所受磁场力Fmi， 并根据磁场方向以预步长移动个 体； 否则， 直接执 行⑤； ⑤将种群中个体的机器选择数字序列做取整操作， 然后计算种群中个体的每项优化指 标值， 将非支配解存入解集档案中， 并将更新后的解集档案中被其他解所支配的解从档案 中删除； ⑥如果迭代循环次数达到预设值， 则将解集档案中目标函数最优的解作为最优调度方 案输出； 否则， 返回 ③。 2.如权利要求1所述的一种基于改进类电磁机制算法的绿色柔性作业车间调度方法， 其特征在于： 所述 步骤(1)的具体实现还 包括： 作业车间固有属性指作业车间自身拥有、 且与需要调度的任务无关的属性， 包括车间 配备加工机器的种类和数量、 每台机器空转运行的功 率、 车间当前用电价格、 车间辅助设备 运行功率、 车间能耗 ‑碳排放转化率； 调度任务固有属性指调度任务自身拥有、 且与加工车间和环境无关的属性， 包括任务 数量、 每项任务包含的工序种类和数量、 每项任务包含工序的加工顺序、 每项任务的空闲持 有成本； 车间‑任务匹配属性指除作业车间固有属性和调度任务固有属性外、 调度任务和加工 车间之间相互关联的属 性， 包括每项任务包含工序的可用机器数量和编号、 每项任务包含 工序在不同机器上的加工时间和功率、 每项任务包含工序在不同机器上的配置时间和功 率。 3.如权利要求1所述的一种基于改进类电磁机制算法的绿色柔性作业车间调度方法， 其特征在于： 所述 步骤(2)的具体实现还 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114139810 A 2计算最大完工时间 其中Ti表示任务i加工完成所需要的时间， n表示任 务总数； 计算总能耗TE C： 其中pi表示任务i包含的工序数量， m表示车间配备加工机器总数， sPijx表示使用机器x 配置任务i的工序j所需的功率， sijx表示使用机器x配置任务i的工序j所需的时间， Xijx为决 策变量， 即当使用机器x配置任务i的工序j时Xijx值为1， 否则 为0， OPijx表示使用机器x加工 任务i的工序j 所需的功率， tijx表示使用机器x加工任务i的工序j 所需的时间， IPx表示机器 x空转时的功率， Tijx表示任务i的工序j在机器x上的加工完成时间， Sijx表示任务i的工序j 在机器x上的加工开始时间， σ 表示车间辅助设备运行功率； 利用 计算总成本； 其中ε表示车间当前用电价 格， Hi表示任务 i的空闲持有成本； 利用 计算无用碳排放， 其 中λ表示车间的能耗 ‑二氧化碳排放转化率； 利用 计算逆加工能量利用率； 利用 建立目标函数， 其中wk表示第k个优化指标的权重， 由决策者 偏好序列确定， gk表示归一 化处理后的第k个优化指标值。 4.如权利要求1所述的一种基于改进类电磁机制算法的绿色柔性作业车间调度方法， 其特征在于： 所述 步骤(3)的具体实现还 包括： 利用 计算种群 中个体i携带电荷量， 其中N代表种群容量， fi代表个 体i的目标函数值； 利用 计算种群中个体i所受总库仑力， 其中xj代表 个体j的两段数字序列， xi代表个i体的两段数字序列， qj代表个体j携带电荷量， fj代表个体 j的目标函数值； 利用 计算磁偏转 概率， 其中iter 表示当前迭代次数； 利用Fmi＝B·R·qi计算种群中个体i所受磁场力， 其中B为(0， 1]区间内的随机数， R为 当前迭代次数的倒数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114139810 A 3