1.一种基于混合遗传算法的轮胎硫化车间能耗优化调度方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:构建轮胎硫化车间能耗优化调度模型,确定机器加工轮胎的最小化生产成本Emin,所述Emin由两部分组成,包括工件拖期惩罚成本和机器能耗成本,目标函数如公式(1.1)所示:该数学模型应满足下列约束条件:
Ci=Si+Tij·Xij (1.4)Si>Ri (1.5)
C0=0 (1.6)
式(1.2)表示一个工件同一时间只能安排在一台机器上加工;
式(1.3)用于确定机器从停—开机状态,当 时确定机器开始启动预热,αpj3-Δtijpj2<0用于判断机器是否仍处于预热状态,该不等式成立,则表明机器仍需要继续预热;
式(1.4)计算工件的完工时间;
式(1.5)表示工件的开始加工时间不能早于其到达时间;
式(1.6)定义下标为0的工件完工时间为0;
式(1.7)表示机器同一时间只能加工一个工件;
以下是数学模型用的参数变量:
βi:工件i的单位拖期惩罚成本;
αj:机器Mj从停机到运行状态需要的时间;
m:机器的数量;
n:工件的数量;
Mj:第j台机器;
Ji:第i个工件;
Hj:安排在机器j上加工的工件数量;
Hij:安排在机器j上加工的第i个工件;
Si:工件i的开始加工时间;
Ci:工件i完工时间;
Ri:工件i到达车间的时间;
Di:工件i交货期;
pij1:工件i在机器Mj运行时的单位时间能耗成本;
pj2:机器Mj待机时的单位时间能耗成本;
pj3:机器Mj从停机到运行状态的单位时间能耗成本;
Tij:工件i在机器Mj的加工时间;
决策标量:
式(1.8)用于判断某个工件是否在指定机器上加工,若Xij=1则表示工件i在机器j上加工,否则不在机器j上加工;
式(1.9)表示机器加工完一个工件后是否马上加工下一个工件,若Ulhj=1,则表示马上接着加工工件,表明机器仍处于正常工作状;
式(1.10)表示用于判断机器何时有停机转为运行状态;
步骤S2:针对步骤S1构建轮胎硫化车间能耗优化调度模型,对加工工件和机器进行矩阵编码,作为父代,所述矩阵编码为:用ni表示工件,i为十进制数,整数“0”表示为每台机器的间隔标志,工件的加工顺序由工件的排列顺序决定,具体矩阵表达式如下:m=[n2,n5,n4,0,n3,n9,0,n1,n7,0,n6,n8,0……]即每个机器上加工的工件的分配情况作为染色体的一段基因,机器采用“0”作为标记;
步骤S3:基于最小运行能耗规则对父代进行初始化种群;其中所述最小运行能耗规则为:先计算工件平均运行能耗成本poi,将poi按递增工件进行排序,得到工件加工队列Q,将工件加工队列Q安排到机器上加工,工件同一时间有多台机器可加工的,选择运行能耗最小的机器上加工,由此得到一个新的个体,还需要产生的其余的个体则按照工件的交货期Di的值对工件进行递增排序,得到工件加工队列,将交货期最短的工件安排到第1个机器上加工,交货期第2短的工件安排到第2个机器上加工,以此类推;
工件平均运行能耗成本poi如式(1.11)所示:其中:m:机器的数量;
Tij:工件i在机器Mj的加工时间;
pij1:工件i在机器Mj运行时的单位时间能耗成本;
步骤S4:确定适应性函数F(i),适应度函数如式(1.12)所示:其中,σ和ξ取值为1;
步骤S5:根据步骤S4确定的适应性函数F(i),采用轮盘赌方式对步骤S3中的初始化种群的个体进行选择操作,把选择后的个体存储到交配池,以便进行配对;假若个体为i,适应度函数为F(i),种群大小为M,则个体被选择的概率pi由式(1.13)确定:步骤S6:对步骤S5选择出的个体以概率PC进行交叉操作;
步骤S7:对步骤S6交叉操作后的个体以概率Pm进行变异操作;
步骤S8:将步骤S7变异操作得到的个体进行适应度函数计算,并保存所有的个体的适应度值;
步骤S9:将步骤S8中适应度函数计算值大的个体保留下来,依次取到满足种群规模数量的个体为止,组成新的种群;
步骤S10:判断步骤S9中的种群是否满足设定的进化代数,满足,则进化终止,步骤S9组成新的种群为最优调度方案;不满足,则转入步骤S6。