遺傳算法在生產(chǎn)調(diào)度方面的應(yīng)用

1、遺傳算法在生產(chǎn)調(diào)度方面的應(yīng)用合肥工業(yè)大學(xué)吳磊（20080313）陳超峰（20080321）方振中（20080322）周超（20080332）王倫良（20080340）摘要：生產(chǎn)調(diào)度問題是企業(yè)生產(chǎn)甚至國際合作的關(guān)鍵問題，但生產(chǎn)調(diào)度問題難以精確求解。遺傳算法可以很好的解決這一問題，在生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)規(guī)劃、任務(wù)分配等方面發(fā)揮著極其重要的作用。關(guān)鍵詞：生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度方式遺傳算法.遺傳算法遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的進(jìn)化過程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率的搜索算法。它使用群體搜索技術(shù)，通過對當(dāng)前群體施加選擇交叉變異等一系列遺傳操作，從而產(chǎn)生新一代的群體，并按優(yōu)勝劣汰的機制逐步使群體進(jìn)化到包含或接近最

2、優(yōu)解的狀態(tài)。遺傳算法的基本運算過程選擇：從當(dāng)前種群中選出優(yōu)良的個體作為父代個體。對各染色體Vk計算適合度eval（vj;k=1,2,3,，m對各染色體Vk，計算選擇概率：P=eval（v。/eval（Vk）交叉：對群體中的個體進(jìn)行兩兩隨即配對對每一對相互配對的個體，隨機設(shè)置某一基因之后的位置為交叉點對每一對相互配對的個體，依設(shè)定的交叉概率在其交叉點處相互交換兩個個體的染色體，從而產(chǎn)生出兩個新的個體。變異：遺傳算法中的所謂變異運算，是將個體染色體編碼串中的某些位置上的基因值用其他等位基因替換，從而形成一個新的個體。.生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度就是組織執(zhí)行生產(chǎn)進(jìn)度計劃的工作，是實現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度計劃的主要手段。生

3、產(chǎn)調(diào)度以生產(chǎn)進(jìn)度計劃為依據(jù)，生產(chǎn)進(jìn)度計劃要通過生產(chǎn)調(diào)度來實現(xiàn)。在生產(chǎn)調(diào)度的事業(yè)上，生產(chǎn)調(diào)度有管理和工作之分，也就是生產(chǎn)調(diào)度管理和生產(chǎn)調(diào)度工作，是兩個互為聯(lián)系有有區(qū)別的概念。生產(chǎn)調(diào)度的作用是職能作用，生產(chǎn)調(diào)度工作的作用是職責(zé)作用。具體來說，生產(chǎn)調(diào)度管理，是指生產(chǎn)調(diào)度的計劃、實施、檢查、總結(jié)的期量循環(huán)活動的管理，是指生產(chǎn)調(diào)度的計劃理論、方法、法規(guī)等方面的管理。生產(chǎn)調(diào)度工作，則有狹義和廣義之分，從狹義上說，生產(chǎn)調(diào)度工作是指生產(chǎn)調(diào)度的業(yè)務(wù)工作，也就是生產(chǎn)經(jīng)營管理方面的技術(shù)性工作，其內(nèi)容是生產(chǎn)調(diào)度對生產(chǎn)經(jīng)營動態(tài)的了解、掌握、預(yù)防、處理，對關(guān)鍵崗位如主機崗位實行控制，對跨車間和跨部門的電、水、風(fēng)，產(chǎn)、供、

4、銷、運等進(jìn)行協(xié)調(diào)平衡，對產(chǎn)量、質(zhì)量、安全、效益等重點環(huán)節(jié)實行銜接一致的保證；從廣義上說，生產(chǎn)調(diào)度部門的行政管理方面的具體事項，如業(yè)務(wù)上，科技上的研討活動，在崗人員道德和專業(yè)知識的教育，業(yè)務(wù)能量的具體發(fā)揮等，可見廣義的生產(chǎn)調(diào)度工作，其具體活動事項要比生產(chǎn)調(diào)度管理大得多，將生產(chǎn)調(diào)度管理等同生產(chǎn)調(diào)度工作是不準(zhǔn)確的?？梢愿爬ǖ恼f，生產(chǎn)調(diào)度工作是生產(chǎn)調(diào)度管理的具體表現(xiàn)，生產(chǎn)調(diào)度工作的完成是生產(chǎn)調(diào)度管理在實際上完成的具體表現(xiàn)。生產(chǎn)調(diào)度的重要意義在于：現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，協(xié)作關(guān)系復(fù)雜，生產(chǎn)連續(xù)性強，情況變化快，某一局部發(fā)生故障，或某一措施沒有按期實現(xiàn)，往往會波及整個生產(chǎn)系統(tǒng)的運行。因此，加強生產(chǎn)調(diào)度工

5、作，對于及時了解、掌握生產(chǎn)進(jìn)度，研究分析影響生產(chǎn)的各種因素，根據(jù)不同情況采取相應(yīng)對策，使差距縮小或恢復(fù)正常是非常重要的。.遺傳算法在生產(chǎn)調(diào)度中的應(yīng)用生產(chǎn)調(diào)度主要包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)的調(diào)度、資源配置的調(diào)度、協(xié)作關(guān)系的調(diào)度。應(yīng)用遺傳算法對生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度要建立在生產(chǎn)資料的統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。生產(chǎn)調(diào)度工作必須以生產(chǎn)進(jìn)度計劃為依據(jù)，這是生產(chǎn)調(diào)度工作的基本原則。生產(chǎn)調(diào)度工作的靈活性必須服從計劃的原則性，要圍繞完成計劃任務(wù)來開展調(diào)度業(yè)務(wù)。同時，調(diào)度人員還應(yīng)不斷地總結(jié)經(jīng)驗，協(xié)助計劃人員提高生產(chǎn)進(jìn)度計劃的編制質(zhì)量。所以說，生產(chǎn)調(diào)度是對生產(chǎn)計劃的執(zhí)行手段，而生產(chǎn)計劃又以生產(chǎn)調(diào)度的執(zhí)行結(jié)果為依據(jù)，二者是相互緊密聯(lián)系，相輔相成的。

6、遺傳算法在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的調(diào)度中的應(yīng)用生產(chǎn)環(huán)節(jié)即產(chǎn)品生產(chǎn)過程中各個工序和相互間寫作關(guān)系的綜合。生產(chǎn)過程中不可避免的存在零部件的存放、儲運等一系列的準(zhǔn)備工作。如何合理的分配各個環(huán)節(jié)的工作是提高生產(chǎn)效率的前提。在工廠各事業(yè)部的布局問題上。已知個事業(yè)部的吞吐量、進(jìn)出貨頻率、單位距離貨物的運輸時間和事業(yè)部之間的距離參數(shù)。組成的矩陣分別如下：事業(yè)部吞吐量1A12A23A3nAn123n1B11B12B13B1n2B21B22B23B2n3B31B32B33B3nnBn1Bn2Bn3Bnn123n1C11C12C13C1n2C21C22C23C2n3C31C32C33C3nnCn1Cn2Cn3Cnn123n1D

7、11D12D13D1n2D21D22D23D2n3D31D32D33D3nnDn1Dn2Dn3Dnn建模時假設(shè)：各事業(yè)部在一定的時間內(nèi)吞吐量一定，事業(yè)部的方位一定都為縱向排列。則備料時間最短的事業(yè)部布局可以描述如下：Min匯匯匯fijGjdij(Aj-Ai)約束條件為事業(yè)部之間不會出現(xiàn)布局重疊。單行事業(yè)部的布局可以看做是機器的排序問題。則可表達(dá)為：aia2a3an評估：染色體Vk=a1ka2k計算：vk給定如下:a3k-瑞匯匯匯fijCjdij（aJ-a；）以使適宜由于布局設(shè)計問題是最小化問題，必須將每個染色體的目標(biāo)函數(shù)值轉(zhuǎn)換成適應(yīng)度,的染色體有較大的適應(yīng)度。轉(zhuǎn)換由以下評估函數(shù)完成：eval（

8、vk）=1/fk然后確定種群大小M最大進(jìn)化代數(shù)N交叉率X變異率Y遺傳算法計算后獲得最好染色體從而得到個事業(yè)部的布局順序。遺傳算法在資源配置的調(diào)度中的應(yīng)用資源配置的主要內(nèi)容有原材料的數(shù)量、工人的工作時間、設(shè)備的運轉(zhuǎn)時間等。準(zhǔn)確地調(diào)查上述數(shù)據(jù)后間建立種群大小、最大進(jìn)化代數(shù)、交叉率、變異率。依照上述方法計算得最好的染色體，從而確定合理的資源配置。遺傳算法在協(xié)作關(guān)系的調(diào)度中的應(yīng)用協(xié)作關(guān)系主要指在企業(yè)與企業(yè)間、地域與地域間的交流與合作。在城市規(guī)劃等方面有重大的意義。良好的協(xié)作關(guān)系調(diào)度不僅可以方便企業(yè)的協(xié)作，還有助于帶動地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，發(fā)展集成化的大生產(chǎn)。根據(jù)經(jīng)驗和調(diào)查，作出合理假設(shè)，計算最好的染色體。.

9、飛機復(fù)合材料車間生產(chǎn)計劃調(diào)度管理系統(tǒng)下面以飛機符合材料車間的生產(chǎn)計劃調(diào)度為例具體說明。在制造企業(yè)中，這通常通過可利用的設(shè)備數(shù)來表示，可以通過公式（1）來計算每月所需的設(shè)備小時數(shù)。R=匯DiRi+匯（Di/Qi）Si式中：R一每月所需的全部設(shè)備小時數(shù)；Di一每月所需的產(chǎn)品i的數(shù)量；Pi一產(chǎn)品i所需的加工時間；Qi一產(chǎn)品i每批的加工數(shù)量；Si一產(chǎn)品i標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)交換時間；n產(chǎn)品的種類數(shù)。得到了每月所需的設(shè)備小時數(shù)后，需要計算每臺設(shè)備可提供的工時數(shù)，這需要考慮到設(shè)備的實際利用率。H=N（1-C）（2）式中：H某設(shè)備一年可提供的實際工作時數(shù)；N某設(shè)備一年的理論工作時數(shù)；C緩沖量。計算：fk=M匯匯（RH）CijM為每臺設(shè)備時均出產(chǎn)品量，Cj為各臺設(shè)備的投入工人數(shù)。基于遺傳算法而設(shè)計出了生產(chǎn)調(diào)度的系統(tǒng)圖。.總結(jié)面向車間的生產(chǎn)計劃調(diào)度管理體現(xiàn)了企業(yè)計劃層與生產(chǎn)執(zhí)行層之間的信息集成思想，達(dá)到了物流和信息流的統(tǒng)一。它的實施從根本上改變企業(yè)傳統(tǒng)的手工操作流程和紙質(zhì)信息傳遞方式促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部及企業(yè)間的組織變革和流程改進(jìn)，大大提高企業(yè)的工作效率，并最終為企業(yè)的全面業(yè)務(wù)流程重組打下基礎(chǔ)。與此同時，對生產(chǎn)信息的實日監(jiān)控和反饋，填補了以往企業(yè)級計劃層與生產(chǎn)執(zhí)行層之間的信息鴻溝，實現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)計劃與車間生產(chǎn)調(diào)度的整體優(yōu)化，從而最終能夠達(dá)到縮短生產(chǎn)周期