南京工业大学李荣雨获国家专利权
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龙图腾网获悉南京工业大学申请的专利基于协同进化改进HHO的柔性作业车间调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119937493B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510113782.8,技术领域涉及:G05B19/418;该发明授权基于协同进化改进HHO的柔性作业车间调度方法是由李荣雨;梁文钰;刘学军设计研发完成,并于2025-01-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于协同进化改进HHO的柔性作业车间调度方法在说明书摘要公布了:一种基于协同进化改进HHO的柔性作业车间调度方法,步骤包括S1数据收集;S2把柔性作业车间调度问题FJSP抽象为数学模型;S3把FJSP划分为机器选择子问题以及工序加工顺序子问题;S4机器选择子问题处理:采用DI编码方法编码,将离散的机器选择序列映射到HHO算法的连续解空间;每个工序在该工序可选机器集合中的选择决策被表示为一个变量;通过HHO算法进行迭代求解后,通过解码将DI编码重新映射回离散的机器选择序列;S5工序加工顺序子问题处理:采用OS编码方法编码,并采用遗传算子进行协同进化;S6从DI种群和OS种群中各选取一个个体,组合成DIOS码;计算DIOS码的最大完工时间;S7DI种群和OS种群协同进化;将最优解解码输出。
本发明授权基于协同进化改进HHO的柔性作业车间调度方法在权利要求书中公布了:1.一种基于协同进化改进HHO的柔性作业车间调度方法,步骤包括: S1、数据收集:收集柔性作业车间的作业车间环境数据; S2、把柔性作业车间调度问题FJSP抽象为数学模型;FJSP的数学模型为:在柔性作业车间环境中,存在n个作业,分别表示为J1,J2,...,Jn,以及m台机器,分别表示为M1,M2,...,Mm;每个作业Ji包含若干道工序,每道工序选择m台机器中的1至m台进行加工;作业Ji的第j道工序记作Oij; S3、把FJSP划分为两个子问题:用来确定各工件的加工机器的机器选择子问题,以及用来确定各个机器上的加工先后顺序的工序加工顺序子问题; 其特征是还包括如下步骤: S4、机器选择子问题处理: 在步骤S1收集的数据中,用于解决机器选择子问题的数据采用决策指标DI编码方法编码,将离散的机器选择序列映射到HHO算法的连续解空间;每个工序在该工序可选机器集合中的选择决策被表示为一个变量;通过HHO算法进行迭代求解后,通过解码将DI编码重新映射回离散的机器选择序列; S5、工序加工顺序子问题处理: 在步骤S1收集的数据中,用于解决工序加工顺序子问题的数据采用操作顺序OS编码方法编码,并采用遗传算子进行协同进化; S6、DI个体、OS个体组合并解码为调度方案: 采用群智能优化的思想,对于FJSP解对应的DIOS码:称机器选择子问题的解对应DI编码为DI个体,DI个体的集合构成DI种群;称工序加工顺序子问题的解对应的OS编码为OS个体;OS个体的集合构成OS种群;从DI种群和OS种群中各选取一个个体,组合成DIOS码; 计算DIOS码的最大完工时间Makespan,并解码得到一个完整的调度方案; S7、协同进化与筛选: DI种群和OS种群协同进化;每次迭代后根据DIOS染色体的适应度筛选出优质DIOS优解,并将劣解DIOS存入禁忌表; S8、结果输出与应用: 将最优解解码输出; 在步骤S4中: 所述DI编码方法是通过将每个工序在其可选机器集合中的选择决策表示为一个指标,从而实现从连续搜索空间到离散决策变量的转换; 所述HHO算法是改进的HHO算法,改进方法为:HHO算法通过Sine混沌映射对探索阶段控制参数进行了改进,以增强HHO算法的全局搜索能力和收敛速度; 步骤S5中: OS编码是一个长度为总工序数的序列,每个工件号在序列中出现的次数等于其工序数; 步骤S4中,对于DI编码方法: 定义所有工序的集合为{O11,O12,O21,O22,…,Oij,…},其中Oij表示第i个作业Ji的第j道工序; 定义所有工序对应的可选机器集合为MachineCollection={MC11,MC12,MC21,MC22,…,MCij,…},其中MCij表示第i个作业Ji的第j道工序可以选择的机器集合,MCij={x|x=第i个作业Ji的第j道工序选择的机器编号}; 定义最大可选机器数数组O_M_NUM={N11,N12,N21,N22,…,Nij,…},其中Nij表示第i个作业Ji的第j道工序可以选择的机器总数; 定义机器选择子问题的解集为{S11,S12,S21,S22,…,Sij,…},其中Sij表示第i个作业的第j道工序选择编号为Sij的机器,即选择MCij[Sij]号机器,设机器编号从0开始; DI编码的长度等于工序总数;定义DI[i]为DI编码在第i个位置的值,按顺序对应于各相应工序Oij; DI编码规则为: DI解码规则为: 步骤S4中,对于HHO算法的改进具体为: 首先,利用Sine混沌映射改进HHO算法的探索阶段; 在HHO算法的探索阶段引入Sine混沌映射值,则HHO全局探索阶段的位置更新公式为: 其中,s1~s4是基于每次迭代生成的Sine映射混沌数, Xt是当前鹰的位置向量;Xrabbitt是目标的位置;r1,r2,r3和r4是0,1范围内的随机数,在每次迭代中更新;LB和UB分别表示变量的下界和上界;Xrandt是从当前种群中随机选择的鹰的位置;Xmean是当前鹰种群的平均位置;q是一个随机生成的参数,;Xmean表示哈里斯鹰种群的平均位置;Xrabbit表示兔子的位置,兔子就是当前全局最优解;LB和UB分别是HHO算法搜索空间的下界和UB是上界; 然后,使用非线性控制参数平衡探索阶段与开发阶段; 非线性控制参数定义为: 其中,参数A用于控制公式的幅度;参数B和C分别控制时间尺度和衰减速率;参数D表示偏移量,确保在后期迭代中仍有一定的探索能力;t表示当前迭代到第t代;T是总迭代次数, 则逃逸能量公式更改为 E=E0·P。
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