一種基于蟻群優(yōu)化的瓷器煅燒工藝的加工調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷煅燒領(lǐng)域，具體地說是一種基于蟻群優(yōu)化的瓷器煅燒工藝的加工 調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國早在6000多年以前的新石器時(shí)代就產(chǎn)生了制陶技藝，特別是黃河流域出現(xiàn) 了龍口文化、馬家窯文化、仰韶文化。我國陶瓷工藝發(fā)展至今，技術(shù)改進(jìn)巨大，對(duì)能源的消 耗和環(huán)境的污染也越來越惡劣。陶瓷行業(yè)一直被國家環(huán)保部門公認(rèn)為是高能耗、高污染行 業(yè)，懲罰性稅收達(dá)69. 7%，很多企業(yè)在都在減少能耗上面臨著巨大的危機(jī)。陶瓷工藝的主 要能耗產(chǎn)生在煅燒階段，煅燒是將形狀體積大小不一的瓷坯放在窯（氣窯、電窯）里，于空 氣中進(jìn)行高溫（800攝氏度以上）的、長時(shí)間（15小時(shí)以上）的持續(xù)熱處理過程。在這個(gè)過 程中，窯的容量一定，而每個(gè)瓷坯的體積大小不定，不同的分批方案可以得到不同的煅燒時(shí) 間，以往企業(yè)大多沒有找到一個(gè)合理的分批方案，因此導(dǎo)致瓷器煅燒中產(chǎn)生了較大的能耗， 煅燒成本居高不下，煅燒時(shí)間長，加工效率也低，無形中增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，也對(duì)環(huán)境 造成了不小的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種基于蟻群優(yōu)化的瓷器煅燒 工藝的加工調(diào)度方法，以期能縮短煅燒時(shí)間，提高煅燒效率，從而降低制造成本，節(jié)約能源 消耗，并減少環(huán)境污染。
[0004] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明一種基于蟻群優(yōu)化的瓷器煅燒工藝的加工調(diào)度方法的特點(diǎn)是按如下步驟 進(jìn)行：
[0006] 步驟1、將瓷器煅燒工藝中的所有瓷坯記為集合H= {hi，h2,…，hy，…，hn} ;hy表示 第y個(gè)瓷坯；則第i個(gè)瓷坯的尺寸記為s1;第y個(gè)瓷坯的加工時(shí)間記為ty;l彡y彡η;將瓷 器煅燒工藝中的窯爐尺寸記為S;將同一時(shí)刻加入窯爐中進(jìn)行煅燒的所有瓷坯記為一個(gè)批 次；
[0007] 步驟2、將所述瓷坯集合Η中的尺寸相同的瓷坯分為一類，并按照加工時(shí)間將同一 類中的瓷還進(jìn)行降序排序，從而獲得a個(gè)分類；記為W= {wdW；；，…，'^，-^wj，wz表示第ζ 個(gè)分類；所述第z個(gè)分類wz中的瓷坯總數(shù)記為fz;
[0008] 步驟3、初始化蟻群算法的各個(gè)參數(shù)，包括:m表示第m只螞蟻，并初始化m= 1;M 表示螞蟻總數(shù)、L表示迭代次數(shù)，并初始化L= 1 ;Lmax表示最大迭代次數(shù)；
[0009] 步驟4、定義變量為k，并初始化k= 1;定義第y個(gè)瓷還的標(biāo)識(shí)符為flagy，并初始 化flagy= 0;
[0010] 步驟5、創(chuàng)建第L次迭代的第m只螞蟻的第k個(gè)批次和與其對(duì)應(yīng)的第k個(gè)候 選表;;并使得第L次迭代的第m只螞蟻能將所述η個(gè)瓷坯分配到不同個(gè)批次中進(jìn)行 煅燒；并計(jì)算第L次迭代的第m只螞蟻分配完有批次進(jìn)行煅燒的煅燒時(shí)間之和;
[0011] 步驟6、將m+1賦值給m，并返回步驟5執(zhí)行，直到m=Μ為止，從而獲得第L次迭 代的所有Μ只螞蟻的所有批次的煅燒時(shí)間之和集合從(2),···, 7^叭·.·, 〇Λ/|};
[0012] 步驟7、從所述煅燒時(shí)間之和集合…,7^'·.·，：^，中選取最小值 作為第L次迭代的局部最優(yōu)解，記為31 ^
[0013] 步驟8、利用式⑴更新第L次迭代的第i個(gè)候選瓷坯h'i和第j個(gè)已加入到第 k個(gè)批次中的候選瓷坯h',之間的信息素τ^(L)，從而獲得第L+1次迭代的信息素 τij(L+l) ·
[0014]
[0015] 式⑴中，p表示信息素的蒸發(fā)速率；π^α)表示第L次迭代中第i個(gè)候選瓷坯 h'i和第j個(gè)已加入到第k個(gè)批次中的候選瓷坯h',被分到同一批次的次數(shù)；并
有：
[0016]
[0017] 步驟9、利用式（3)和式（4)判斷τ^α+l)是否滿足信息素濃度限定區(qū)間 [τ_，τ _]，若滿足，則保留第L+1次迭代的信息素τ^ (L+1)，并執(zhí)行步驟11 ;否則，執(zhí)行 步驟10 :
[0018]
[0019]
[0020] 式（3)和式⑷中，π$表示當(dāng)前已獲得的所有局部最優(yōu)解中的最小值；
[0021] 步驟 10、若τ"（L+l)彡Tnax，則將τηΜ賦值給τ"（L+l);若τ"（L+l)彡τηιη， 則將τ_賦值給τu(L+l);
[0022] 步驟11 ;將L+l賦值給L，判斷L<L_是否成立，若成立，返回步驟4執(zhí)行，否則 完成1_次迭代，并獲得全局最優(yōu)解πtest，即SL_次迭代中的所有局部最優(yōu)解的最小值； 以全局最優(yōu)解πtest所對(duì)應(yīng)的加工方案作為最優(yōu)加工調(diào)度方案。
[0023] 本發(fā)明所述的基于蟻群優(yōu)化的瓷器煅燒工藝的加工調(diào)度方法的特點(diǎn)也在于，所述 步驟5中，第L次迭代的第m只螞蟻是按如下步驟將所述η個(gè)瓷坯分配到不同批次中進(jìn)行 煅燒：
[0024] 步驟5. 1、定義變量f;
[0025] 步驟5. 2、初始化z= 1 ;
[0026] 步驟5· 3、初始化f= 1 ;
[0027] 步驟5. 4、判斷所述第z個(gè)分類^中選出第f個(gè)瓷坯的標(biāo)識(shí)符flagf是否為1 ;若 為1，則表示第f個(gè)瓷坯已經(jīng)煅燒，并執(zhí)行步驟5. 5 ;否則，將第z個(gè)分類^中選出第f個(gè)瓷 坯加入到所述第k個(gè)候選表;中，并執(zhí)行步驟5. 6 ;
[0028] 步驟5. 5、將f+Ι賦值給f，并返回步驟5. 4執(zhí)行，直到f=fz為止后，執(zhí)行步驟 5. 6 ；
[0029] 步驟5. 6、將z+1賦值給z，并返回步驟5. 3執(zhí)行；直到z=a為止后，從而獲得 待更新的第k個(gè)候選表;記所述待更新的第k個(gè)候選表名(￡)@中的候選瓷坯為 {hruh'J；l^i^a；
[0030] 步驟5.7、從所述待更新的候選表;中選擇加工時(shí)間最長的瓷坯h' key作為 關(guān)鍵瓷坯加入到所述第k個(gè)批次并將關(guān)鍵瓷坯h'key的標(biāo)識(shí)符flag'key置為1 ;然 后從候選表中刪除關(guān)鍵瓷坯h'
[0031] 步驟5. 8、利用式（5)獲得第m只螞蟻將所述待更新的第k個(gè)候選表中第i 個(gè)候選瓷坯h' ^卩入到第k個(gè)批次的候選概率從而獲得第m只螞蟻將所有候選 瓷坯加入到第k個(gè)批次)?π?)的候選概率集合……,:
[0032]
[0033] 式（5)中，α為信息素的權(quán)重，β為啟發(fā)式信息的權(quán)重；Θik表示第i個(gè)候選瓷坯 h'i能加入到第k個(gè)批次中煅燒的期望度；nlk表示將第i個(gè)候選瓷坯h'i能加入
[0036] 式（6)中，τ^表示第L次迭代的第i個(gè)候選瓷坯h'i和第j個(gè)已加入到第k個(gè) 批次Cl￡l(H7)中的候選瓷坯h';之間的信息素，1彡i乒j彡a; 到第k個(gè)批次煅燒的啟發(fā)式信息；并有：
[0034]
[0035]
[0037] 式（7)中，表示第k個(gè)批次d/)(m)的煅燒時(shí)間A表示第i個(gè)候選瓷坯h', 的加工時(shí)間；
[0038] 步驟5. 9、從所述候選概率集合…,€,···，$}中選出候選概率最大的 /^&所對(duì)應(yīng)的最大候選瓷坯，記為h' _;則所述最大候選瓷坯h' _的尺寸，記為8_;
[0039] 步驟5. 10、將所述最大候選瓷坯h' _加入到所述第k個(gè)批次并將最大候 選瓷坯h' _的標(biāo)識(shí)符flag' _置為1 ;
[0040] 步驟5. 11、獲得所述最大候選瓷坯h' _所對(duì)應(yīng)的分類，記為w
[0041] 步驟5. 12、判斷所述最大候選瓷坯h' _在所對(duì)應(yīng)的分類《_中是否為第fz個(gè)瓷 器；若是，則從第k個(gè)候選表中刪除所述最大候選瓷坯h' _，并將所述對(duì)應(yīng)的分類w_刪除；否則，從第k個(gè)候選表；^)(m)中刪除所述最大候選瓷坯h' _，并將所述最大候選 瓷坯V_所對(duì)應(yīng)的分類《_中第f_+l個(gè)瓷器加入到所述更新的第k個(gè)候選表;ζ'(￡)(?Μ)中， 從而獲得更新的第k個(gè)候選表;;
[0042] 步驟5. 13、將所述窯爐尺寸S減去所述最大候選瓷坯h' _的尺寸8_，獲得剩余 煅燒尺寸，記為
[0043] 步驟5. 14、根據(jù)所述剩余煅燒尺寸，從所述更新的第k個(gè)候選表Af)<?Η)中 刪除尺寸大于所述剩余煅燒尺寸5^-)的候選瓷坯；從而獲得再次更新的第k個(gè)候選表 八k;
[0044] 步驟5. 15、以所述再次更新的第k個(gè)候選表;作為待更新的第k個(gè)候選表 ;并返回步驟5. 8順序執(zhí)行，直到第k個(gè)候選表;為空為止，即將第L次迭代的第 m只螞蟻的第k個(gè)批次加滿；從而獲得第L次迭代的第m只螞蟻的第k個(gè)批次 的加工方案；
[0045] 步驟5. 16、將已加滿的第L次迭代的第m只螞蟻的第k個(gè)批次進(jìn)行煅燒；并 以所述第k個(gè)批次中加工時(shí)間最長的候選瓷坯作為所述第k個(gè)批次的煅燒時(shí) 間f㈣；
[0046] 步驟5. 17、將k+Ι賦值給k，并返回步驟