资料来源《Matlab智能算法30个案例分析》 郁磊 史峰 等 著

问题描述：共有6个工件，在10台机器上加工，每个工件序经过6道工序，安排最零件加工方案。

http://s10/mw690/005vTYuqzy75AGUCkYx89&690
列号，表示零件的标号；行号表示加工工序；矩阵中的元素表示该零件的该道工序的加工机器

http://s11/mw690/005vTYuqzy75AH2eJAK6a&690
列号，表示零件的标号；行号表示加工工序；矩阵中的元素表示该零件的该道工序加工时所需的时间

unidrnd Random arrays from the discrete uniform distribution.

    R = unidrnd(N) returns an array of random numbers chosen uniformly

    from the set {1, 2, 3, ... ,N}.  The size of R is the size of N.

 

>  r=unidrnd(10,2,5)

r =

     2     9     3     2     9

     7     9     3     9     8

题目中需要的数据保存在scheduleData.mat中

其中Jm是工序和可选机器表

http://s1/mw690/005vTYuqzy75AH7cqRi80&690

行数表示工序1-6

列数表示工件1-6

矩阵中的元素表示机器的标号，例如3行5列[4,10]表示第五个零件的第三道工序可以在4号或10号机器上加工

每个零件的工序必须依次完成

T表示每个零件每道工序的加工时间表

http://s10/mw690/005vTYuqzy75AH83Sulb9&690

JmNumber是机器数

 http://s10/mw690/005vTYuqzy75AH9JbjH39&690

程序

%% 清空环境

clc;clear

 

%% 下载数据

load scheduleData Jm T JmNumber%注意，Jm T JmNumber之间有空格

%工序 时间

 

%% 基本参数

NIND=40;        %个体数目

MAXGEN=50;      %最大遗传代数

GGAP=0.9;       %代沟

XOVR=0.8;       %交叉率

MUTR=0.6;       %变异率

gen=0;          %代计数器

%PNumber 工件个数 MNumber  工序个数

[PNumber MNumber]=size(Jm); 

trace=zeros(2, MAXGEN);      %寻优结果的初始值

WNumber=PNumber*MNumber;     %工序总个数

 

%% 初始化

Number=zeros(1,PNumber);     % PNumber 工件个数

for i=1:PNumber

    Number(i)=MNumber;         %MNumber工序个数

end

 

% 代码2层，第一层工序，第二层机器

Chrom=zeros(NIND,2*WNumber);

for j=1:NIND

    WPNumberTemp=Number;

    for i=1:WNumber %工序总个数

       

        %随机产成工序

        val=unidrnd(PNumber);%工件的个数，生成一个随机数

        while WPNumberTemp(val)==0

            val=unidrnd(PNumber);

        end

       

        %第一层代码表示工序

        Chrom(j,i)= val;

        WPNumberTemp(val)=WPNumberTemp(val)-1;

       

        %第2层代码表示机器

        Temp=Jm{val,MNumber-WPNumberTemp(val)};

        SizeTemp=length(Temp);

        %随机产成工序机器

        Chrom(j,i+WNumber)= unidrnd(SizeTemp);

       

    end

end

 

%计算目标函数值

[PVal ObjV P S]=cal(Chrom,JmNumber,T,Jm); 

 

%% 循环寻找

while gen

   

    %分配适应度值

    FitnV=ranking(ObjV); 

    %选择操作

    SelCh=select('rws', Chrom, FitnV, GGAP);      

    %交叉操作

    SelCh=across(SelCh,XOVR,Jm,T);         

    %变异操作

    SelCh=aberranceJm(SelCh,MUTR,Jm,T);           

   

    %计算目标适应度值

    [PVal ObjVSel P S]=cal(SelCh,JmNumber,T,Jm);  

    %重新插入新种群

    [Chrom ObjV] =reins(Chrom, SelCh,1, 1, ObjV, ObjVSel);      

    %代计数器增加

    gen=gen+1;      

   

    %保存最优值

    trace(1, gen)=min(ObjV);      

    trace(2, gen)=mean(ObjV); 

   

    % 记录最佳值

    if gen==1

        Val1=PVal;

        Val2=P;

        MinVal=min(ObjV);%最小时间

        STemp=S;

    end

    %记录 最小的工序

    if MinVal> trace(1,gen)

        Val1=PVal;

        Val2=P;

        MinVal=trace(1,gen);

        STemp=S;

    end

   

end

 

% 当前最佳值

PVal=Val1; %工序时间

P=Val2;  %工序

S=STemp; %调度基因含机器基因

 

%% 描绘解的变化

figure(1)

plot(trace(1,:));

hold on;

plot(trace(2,:),'-.');grid;

legend('解的变化','种群均值的变化');

 

%% 显示最优解

figure(2);

MP=S(1,PNumber*MNumber+1:PNumber*MNumber*2);

for i=1:WNumber 

    val= P(1,i);

    a=(mod(val,100)); %工序

    b=((val-a)/100); %工件

    Temp=Jm{b,a};

    mText=Temp(MP(1,i));

   

    x1=PVal(1,i);

    x2=PVal(2,i);

   

    y1=mText-1;

    y2=mText;

    plotRec(x1,x2,mText);

   

    plotRec(PVal(1,i),PVal(2,i),mText);

    hold on;

   

    fill([x1,x2,x2,x1],[y1,y1,y2,y2],[1-1/b,1/b,b/PNumber]);

    text((x1+x2)/2,mText-0.25,num2str(P(i)));

end

 

function [PVal ObjV P S]=cal(Chrom,JmNumber,T,Jm)

 

% 功能说明：       根据基因群,计算出个群中每个个体的调度工序时间，

%                 保存最小时间的调度工序和调度工序时间

% 输入参数：

%       Chrom     为基因种群 

%       T         为各工件各工序使用的时间

%       Jm        为各工件各工序使用的机器

 

% 输出参数:

%       PVal      为最佳调度工序时间

%       P         为最佳输出的调度工序

%       ObjV      为群中每个个体的调度工序时间

%       S         为最佳输出的调度基因

 

%初始化

NIND=size(Chrom,1);

ObjV=zeros(NIND,1);

%  工件个数 工序个数

[PNumber MNumber]=size(Jm);

for i=1:NIND 

    %取一个个体

    S=Chrom(i,:);%S为一个基因

        %根据基因，计算调度工序

function P=calp(S,PNumber)

% 功能说明：          根据基因S,计算调度工序P

% 输入参数：

%        S           为基因 

%        PNumber     为工件个数

% 输出参数:

%        P           为输出的调度工序 所有工件的工序

%                    比如数字1002表示工件10的工序03

WNumber=length(S);%工序总个数 即S的长度

WNumber=WNumber/2;

%取工序基因，取基因的一半

S=S(1,1:WNumber);

 

%初始化

temp=zeros(1,PNumber);

P=zeros(1,WNumber);

 

%解码生成调度工序 基因S的前36个编码表示工件

for i=1: WNumber

   

   %工序加+1

  temp(S(i))=temp(S(i))+1;

 

%当连续两个编码是同一个工件时，工序要加1

%例如S(i)=6,temp(6)=temp(6)+1=1

%s(i+1)=6,temp(6)=temp(6)+1=2

%S(i+2)=6,temp(6)=temp(6)+1=3;

%于是有P(i)=601，602,603 即第6个工件的第1,2,3道工序

 

  P(i)=S(i)*100+temp(S(i));

 

 

    %根据调度工序，计算出调度工序时间

    PVal=caltime(S,P,JmNumber,T,Jm);

 

function PVal=caltime(S,P,JmNumber,T,Jm)

% 功能说明：    根据调度工序,计算出调度工序时间

% 输入参数：

%        P     为调度工序 

%        JmNumber    为机器个数

%        T     为各工件各工序的加工时间

%        Jm    为各工件各工序使用的机器

% 输出参数:

%        PVal  为调度工序开始加工时间及完成时间

%  工件个数 工序个数

[PNumber MNumber]=size(Jm);

%取机器基因，取基因的一半 取S的后半部分

 M=S(1,PNumber*MNumber+1:PNumber*MNumber*2);

%工序总个数

WNumber=length(P);

%初始化

TM=zeros(1,JmNumber);%机器个数

TP=zeros(1,PNumber);%工件个数

PVal=zeros(2,WNumber);%工序总个数

%计算调度工序时间

for i=1: WNumber %1-36，所有工件的工序

       % 取机器号

    val= P(1,i);

    a=(mod(val,100)); %工序 val除100取余，得到工序号a

    b=((val-a)/100);  %工件 val-a，除100，得到工件标号b

    Temp=Jm{b,a};%在Jm中获取机器标号

    m=Temp(M(1,i));%m为机器编号

    Temp=T{b,a}; %在数据表T中取加工时间

    t=Temp(M(1,i));%t为加工时间

       %取机器加工本工序的开始时间和前面一道工序的完成时间

TMval=TM(1,m);%机器加工本工序开始的时间

%TM中存储的为机器时间，取标号为m的机器的时间。

    TPval=TP(1,b); %前一道工序的完成时间

       %机器加工本工序的开始时间 大于前面一道工序的完成时 ，取机器加工本工序的开始时间

    if TMval>TPval

        val=TMval;

        else

        val=TPval;

    end

        %计算时间

    PVal(1,i)=val;

    PVal(2,i)=val+t;

       %记录本次工序的机器时间和工序时间

    TM(1,m)=PVal(2,i);%记录机器使用的时间，即编号为m的机器在本道工序中使用的时间

    TP(1,b)=PVal(2,i); %本次工序的时间

 

    %取完成时间

    MT=max(PVal);

    TVal=max(MT); 

   

    %保存时间

    ObjV(i,1)=TVal;

   

    %初始化

    if i==1

        Val1=PVal;

        Val2=P;

        MinVal=ObjV(i,1);

        STemp=S;

    end

   

    %记录 最小的调度工序时间、最佳调度工序时间 最佳输出的调度工序

    if MinVal> ObjV(i,1)

        Val1=PVal;

        Val2=P;

        MinVal=ObjV(i,1);

        STemp=S;

    end  

end

 

%最佳调度工序时间 最佳输出的调度工序

 PVal=Val1;

 P=Val2;

 S=STemp;

实验结果

其中301表示第3个零件的第一道工序，以此类推。

http://s12/mw690/005vTYuqzy75AHh9NI75b&690

http://s7/mw690/005vTYuqzy75AHhdJKmb6&690