技術(shù)特征：

1.一種基于布谷鳥(niǎo)搜索算法解決作業(yè)車(chē)間工藝瓶頸問(wèn)題，本發(fā)明涉及調(diào)度領(lǐng)域，具體地涉及用算法解決作業(yè)車(chē)間工藝瓶頸問(wèn)題，其特征是，包括如下步驟：

步驟1：識(shí)別瓶頸：瓶頸的識(shí)別方法如下：

步驟1.1：根據(jù)TOC原理判斷瓶頸資源

步驟1.2：當(dāng)需求超過(guò)能力時(shí)，排隊(duì)最長(zhǎng)的機(jī)器就是瓶頸

步驟2：優(yōu)化瓶頸：利用改進(jìn)的布谷鳥(niǎo)搜索算法優(yōu)化車(chē)間瓶頸工藝加工的調(diào)度，具體流程如下：

步驟2.1：初始化瓶頸鳥(niǎo)窩數(shù)量n

步驟2.2：利用改進(jìn)的K_means算法對(duì)這些鳥(niǎo)窩進(jìn)行聚類(lèi)，分出安全性和飛行時(shí)耗不同的鳥(niǎo)窩群體，具體方法如下：

1.初始化數(shù)據(jù)集：初始化鳥(niǎo)窩集

2.選擇初始解，隨機(jī)產(chǎn)生一組中心解，有k個(gè)中心

3.聚類(lèi)，把安全性和飛行時(shí)耗時(shí)相近的鳥(niǎo)窩聚為一類(lèi)，具體為：

（1）計(jì)算每個(gè)鳥(niǎo)窩的安全性和飛行時(shí)耗

（2）計(jì)算鳥(niǎo)窩相異度，相異度用鳥(niǎo)窩的安全性和飛行時(shí)耗刻畫(huà)，在這里用作業(yè)車(chē)間工件工序的執(zhí)行時(shí)間刻畫(huà)

（3）如果則，第i個(gè)國(guó)家就聚到相應(yīng)的c中心一類(lèi)中

步驟2.3利用改進(jìn)的布谷鳥(niǎo)搜索算法在不同類(lèi)中進(jìn)行調(diào)度，具體如下：

（1）初始化算法基本參數(shù)：設(shè)置鳥(niǎo)窩個(gè)數(shù)（工件數(shù)量）n，宿主發(fā)現(xiàn)外來(lái)鳥(niǎo)蛋的概率Pa（作業(yè)搶占概率），以及最大迭代次數(shù)MaxT或搜索精度

（2）初始化鳥(niǎo)窩位置（工件加工完成時(shí)間）：根據(jù)加工時(shí)間長(zhǎng)短呈上升趨勢(shì)排列

（3）計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值：按照編碼規(guī)則將鳥(niǎo)窩位置（完成時(shí)間）轉(zhuǎn)換為工序排列，計(jì)算各鳥(niǎo)窩位置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，并獲得當(dāng)前最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置

（4）更新鳥(niǎo)窩位置：開(kāi)始迭代，保留上代最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置不變，更新鳥(niǎo)窩位置（即全局搜索），從而隨機(jī)產(chǎn)生下一代鳥(niǎo)窩，并評(píng)估位置更新后每個(gè)鳥(niǎo)窩的目標(biāo)函數(shù)值，記錄當(dāng)前最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置

（5）更新最優(yōu)函數(shù)值：比較本次迭代和上一次迭代鳥(niǎo)窩位置的最優(yōu)值，如果新的最優(yōu)值小于原最優(yōu)值，則把新的最優(yōu)值賦予當(dāng)前最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置的目標(biāo)函數(shù)值

（6）當(dāng)?shù)竭_(dá)最大搜索次數(shù)或滿(mǎn)足搜索精度時(shí)轉(zhuǎn)入步驟（7），否則，轉(zhuǎn)（3）進(jìn)行下一次搜索

（7）輸出最優(yōu)調(diào)度值和對(duì)應(yīng)的調(diào)度方案（染色體序列）

步驟3：如果所得解滿(mǎn)足要求或迭代次數(shù)達(dá)到一定值，轉(zhuǎn)步驟4，否則，以當(dāng)前各聚類(lèi)的平均飛行時(shí)耗作為中心，返回步驟2.2

步驟4：算法結(jié)束，輸出最優(yōu)調(diào)度方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種基于布谷鳥(niǎo)搜索算法解決作業(yè)車(chē)間工藝瓶頸問(wèn)題，其特征是，以上所述步驟2中的具體計(jì)算過(guò)程如下：

步驟2：優(yōu)化瓶頸：利用改進(jìn)的布谷鳥(niǎo)搜索算法優(yōu)化車(chē)間瓶頸工藝加工的調(diào)度，具體流程如下：

步驟2.1：初始化鳥(niǎo)窩數(shù)量n

步驟2.2：利用改進(jìn)的K_means算法對(duì)這些鳥(niǎo)窩進(jìn)行聚類(lèi)，分出安全性和飛行時(shí)耗不同的鳥(niǎo)窩群體，具體方法如下：

1.初始化數(shù)據(jù)集：鳥(niǎo)窩集

2.選擇初始解，隨機(jī)產(chǎn)生一組中心解，有k個(gè)中心

3.聚類(lèi)，把安全性和飛行時(shí)耗時(shí)相近的鳥(niǎo)窩聚為一類(lèi)，具體為：

（1）計(jì)算每個(gè)鳥(niǎo)窩的安全性和飛行時(shí)耗，鳥(niǎo)窩安全性用隨機(jī)概率p表示，鳥(niǎo)窩飛行時(shí)耗用動(dòng)力學(xué)公式表示如下：

其中，為第i個(gè)鳥(niǎo)窩的飛行時(shí)耗，為第i個(gè)鳥(niǎo)窩與布谷鳥(niǎo)的距離，v 為布谷鳥(niǎo)的平均飛行速度

（2）計(jì)算鳥(niǎo)窩相異度，相異度用鳥(niǎo)窩的安全性和飛行時(shí)耗刻畫(huà)，在這里用作業(yè)車(chē)間工件工序的執(zhí)行時(shí)間刻畫(huà)，相異度:

式中，是常數(shù)，此處定義

（3）如果則，第i個(gè)國(guó)家就聚到相應(yīng)的c中心一類(lèi)中

步驟2.3利用改進(jìn)的布谷鳥(niǎo)搜索算法在不同類(lèi)中進(jìn)行調(diào)度，具體如下：

（1）初始化算法基本參數(shù)：設(shè)置鳥(niǎo)窩個(gè)數(shù)（工件數(shù)量）n,宿主發(fā)現(xiàn)外來(lái)鳥(niǎo)蛋的概率Pa（作業(yè)搶占概率），以及最大迭代次數(shù)MaxT或搜索精度

（2）初始化鳥(niǎo)窩位置（工件加工完成時(shí)間）：根據(jù)加工時(shí)間長(zhǎng)短呈上升趨勢(shì)排列

（3）計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值：按照編碼規(guī)則將鳥(niǎo)窩位置（完成時(shí)間）轉(zhuǎn)換為工序排列，計(jì)算各鳥(niǎo)窩位置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，并獲得當(dāng)前最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置，具體實(shí)現(xiàn)為：

其中，式（1）表示目標(biāo)函數(shù)，即完成時(shí)間（Makespan）；式（2）表示工藝約束條件決定的每個(gè)工件的操作的先后順序；式（3）表示加工每個(gè)工件的每臺(tái)機(jī)器的先后順序；式（4）表示完工時(shí)間變量約束條件；式（5）表示變量可能的取值大小，上述公式中所涉及的符號(hào)定義含義如下：分別為第o個(gè)訂單中的第i個(gè)工件在機(jī)器k上的完成時(shí)間點(diǎn)和加工時(shí)間長(zhǎng)度；M是一個(gè)足夠大的整數(shù)；和分別為指示系數(shù)和指示變量，其含義為：

（4）更新鳥(niǎo)窩位置：開(kāi)始迭代，保留上代最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置不變，更新鳥(niǎo)窩位置（即全局搜索），從而隨機(jī)產(chǎn)生下一代鳥(niǎo)窩，并評(píng)估位置更新后每個(gè)鳥(niǎo)窩的目標(biāo)函數(shù)值，記錄當(dāng)前最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置，具體實(shí)施方案如下數(shù)學(xué)公式所示：

其中，表示第i只布谷鳥(niǎo)在第t代的鳥(niǎo)窩位置（在車(chē)間調(diào)度問(wèn)題中用表示），是步長(zhǎng)大小參數(shù)，服從均勻分布，，參數(shù)S是隨機(jī)游動(dòng)的步長(zhǎng)，計(jì)算公式如下：

其中，

在局部搜索時(shí)對(duì)每一鳥(niǎo)窩位置按條件進(jìn)行更新：用一個(gè)隨機(jī)數(shù)Ra作為鳥(niǎo)窩主人發(fā)現(xiàn)外來(lái)鳥(niǎo)蛋的概率并與Pa進(jìn)行比較，若Ra>Pa，則隨機(jī)改變鳥(niǎo)窩位置，否則保持原來(lái)位置不變，并計(jì)算位置移動(dòng)后每個(gè)鳥(niǎo)窩的目標(biāo)函數(shù)值，記錄當(dāng)前最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置，用如下0-1規(guī)劃模型表示：

（5）更新最優(yōu)函數(shù)值：比較本次迭代和上一次迭代鳥(niǎo)窩位置的最優(yōu)值，如果新的最優(yōu)值小于原最優(yōu)值，則把新的最優(yōu)值賦予當(dāng)前最優(yōu)鳥(niǎo)窩位置的目標(biāo)函數(shù)值

（6）當(dāng)?shù)竭_(dá)最大搜索次數(shù)或滿(mǎn)足搜索精度時(shí)轉(zhuǎn)入步驟（7），否則，轉(zhuǎn)（3）進(jìn)行下一次搜索

（7）輸出最優(yōu)調(diào)度值和對(duì)應(yīng)的調(diào)度方案（染色體序列）。