第11期 2016年11月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)110141=04
D0I:10.13462/j.cnki. mmtamt.2016.11.038
遗传算法求解低碳柔性车间生产调度问题
张国辉，党世杰
（郑州航空工业管理学院管理工程学院，郑州450015）
No.11 Nov.2016
摘要：低碳生产方式已成为当前各国所认可的生产方式，是可持续发展的必然要求。从满足最大完工时间最小和生产碳排放量最小角度出发，构建低碳车间调度模型。使用改进的遗传算法对有低碳需求的车间生产方式进行求解，在求解过程中对初始解生成机制和遗传算子进行改进，提高算法收
敛速度。实验结果证明提出的改进遗传算法在求解车间低碳生产调度中是可行的。关键词：低碳；遗传算法；柔性作业车间调度；优化
中图分类号：TH16；TG506
文献标识码：A
Genetic Algorithm for Solving Flexible Job Shop Scheduling Problem with Low Carbon
ZHANG Guo-hui,DANG Shi-jie
(School of Management Engineering, Zhengzhou University of Aeronautics, Zhengzhou 450015, China) Abstract : Low carbon production mode has become the current accepted production mode, it is also the in-evitable requirement of sustainable development. Low carbon flexible job shop scheduling model is built to meet the target of minimum makespan and producing carbon emissions. An improved genetic algorithm is proposed to solve the workshop production mode with low carbon requirements, in the process of solving, the initial solution and genetic operator are improved to enhance the algorithm convergence speed. Finally, the experimental results show that the proposed improved genetic algorithm is feasible in solving low carbon production scheduling
Key words: low carbon; genetic algorithm; flexible job shop scheduling; optimization
0引言
先进的制造方式能减少碳排放并节约能源，是可持续发展和低碳制造实施的关键环节。车间调度技术在保证产品质量和控制生产成本的同时，能够优化加工方案，减少能源消耗量，降低制造过程中的碳排放。
柔性作业车间调度问题（FlexibleJobShopSchedu-lingProblem，FJSP)扩展了传统的作业车间调度问题，更贴近生产，然而，计算难度急剧增加，传统的优化方法已不能满足求解的需要。许多学者使用智能算法求解柔性作业车间调度问题，例如：遗传算法！、粒子群优化算法2]、侦查包围搜索算法13]以及蚁群算法4] 等。其中有部分学者将碳排放量作为优化目标之一，通过使用有效的调度方案减少能源消耗，增加企业效益。蒋增强等5]在考虑设备状态-能耗分布曲线的低碳策略基础上，使用改进的NSGA-II算法求解多目标调度模型。Liu等[6]使用改进的遗传算法求解双目标柔性作业车间调度，减少了加工时的能源消耗并缩短了完工时间。Miguel等依据加工速度和能耗的关
收稿日期：2015-12-29修回日期：2016-01-27
系，建立了以能耗及最大完工时间为目标的柔性车间调度模型。Tang等[8]使用遗传模拟退火算法对小规模和大规模两种问题进行求解，得出了小规模问题比大规模问题的能效提升效果显著的结论。
本文以某制造企业的一个生产加工车间为例.建
立广以最大完工时间和碳排放量为具标的案性作业车间调度模型，最后利用改进的遗传算法进行求解，验证了所提遗传算法在求解有低碳需求的生产调度车间的可行性和有效性。
低碳排放目标下柔性作业车间调度问题模
1
型
为实现节能减排，降低碳排放，缩短最大完工时间，本文对低碳排放目标下FJSP建立了数学模型。
为了便于描述FJSP，本文定义以下变量和参数
n为工件总数； m为机器总量；
h为机器序号,h=1,2,3,"",m;；
*基金项目：国家自然科学基金(61203179)；河南省高校科技创新人才支持计划资助（14HASTIT006）；河南省高等学校青年骨干教师资助计划
（2014GGJS-105）；航空科学基金（2014ZG55016）；郑州航院研究生教育创新计划基金（2015CX009）；河南省软科学项目（）
作者简布整据980—），男，河南新乡人，郑州航空工业管理学院副教授，博士，研究方向为工业工程，（E-mail)gh09@zia.edu.cn。