生产调度方法及生产调度系统的制作方法
【专利摘要】一种生产调度方法及生产调度系统，所述生产调度方法包括：获得每一个生产项目的工序信息；利用所述工序信息获得生产流程的约束条件；利用所述工序信息建立设计结构矩阵，并通过所述设计结构矩阵和生产流程的约束条件获得若干组初始生产流程；利用人工免疫算法获得最优生产流程。先通过设计结构矩阵获得若干组初始生产流程，所述初始生产流程满足生产流程的约束条件，并利用人工免疫算法获得最优生产流程，可以在生产不发生冲突的情况下实现总生产时间最短，且同时实现设备利用率的最大化。
【专利说明】生产调度方法及生产调度系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及生产控制领域，尤其涉及一种生产调度方法及生产调度系统。
【背景技术】
[0002]家纺企业是典型的小批量、多品种的生产制造企业，生产方式灵活、操作柔性强，与一般的制造企业生产调度相比，家纺企业的生产调度具有如下特点:①设备受到工艺的约束，特定的设备只能生产特定产品的其中一个工序。②同一个设备能生产多种产品的其中一个工序。③产品的工序数量较少，每个工序对应一台设备。④不同的产品具有不同的生产优先级。⑤不同产品的生产时间不同。⑥批量订单的调度，即将所有订单中的同一产品进行统一调度。
[0003]对于类似于家纺企业这种小批量、多品种的生产制造企业，每一个产品的生产数量少，产品的种类多，不同产品的的工序之间可能会存在冲突,相同产品的不同工序之间也会产生冲突。为了避免不同的工序之间发生冲突，现有通常采用一批次的产品生产完后再生产另一批次的产品，但整体生产时间就会变长，且总有部分设备处于空闲状态，生产效率低。
【发明内容】
[0004]本发明解决的问题是提供一种生产调度方法及生产调度系统，通过合理优化产品的加工过程，使得在生产不发生冲突的情况下实现总生产时间最短。
[0005]为解决上述问题，本发明实施例提供了一种生产调度方法，包括:获得每一个生产项目的工序信息；利用所述工序信息获得生产流程的约束条件；利用所述工序信息建立设计结构矩阵，并通过所述设计结构矩阵和生产流程的约束条件获得若干组初始生产流程；利用人工免疫算法获得最优生产流程。
[0006]可选的，所述约束条件包括设备饱和状态约束条件和工序时间约束条件。
[0007]可选的，所述设备饱和状态约束条件为一种相同设备的数量大于或等于任意时刻利用所述设备正在生产的工序的总数量。
[0008]可选的，所述工序时间约束条件为同一个生产项目中，在先工序的完成时间早于或等于在后工序的开始时间。
[0009]可选的，所述工序信息包括每一个生产项目的工序数、每一个生产项目不同工序之间的顺序、每个工序所需的时间和每个工序对应的设备。
[0010]可选的，所述初始生产流程的形成方法包括:对所述设计结构矩阵进行划分和联合运算获得初始工序；根据工序的顺序信息和生产流程的约束条件获得初始生产流程；当不同生产项目的工序发生冲突时，根据任务优先级的不同优先安排生产优先级更高的工序。
[0011]可选的，所述人工免疫算法具体包括:对所述若干组初始生产流程进行克隆，获得第一代生产流程；在约束条件的约束下，对所述第一代生产流程进行变异，获得第二代生产流程；计算每一个第二代生产流程的总生产时间，保留总时间最短的至少一个生产流程，获得第三代生产流程；对各个第三代生产流程的总生产时间进行比较，去除总生产时间相近的第三代生产流程，同时引入相同数目的二次初始生产流程，保持第三代生产流程总数不变；当二次初始生产流程的总生产时间都大于第三代生产流程的总生产时间，将总生产时间最短的第三代生产流程作为最优生产流程；当至少部分二次初始生产流程的总生产时间小于第三代生产流程的总生产时间，重新形成新的初始生产流程，并重新通过克隆、变异等步骤，直到最终获得的二次初始生产流程的总生产时间都大于第三代生产流程的总生产时间，将总生产时间最短的第三代生产流程作为最优生产流程。
[0012]可选的，获得第三代生产流程后，还包括:比较第三代生产流程和初始生产流程的平均总生产时间，当第三代生产流程的平均总生产时间比初始生产流程的平均总生产时间少且两者的差值大于特定值，则引入二次初始生产流程；否者，重新形成新的初始生产流程，并重新对所述新的初始生产流程进行克隆，获得第一代生产流程。
[0013]可选的，当二次初始生产流程的总生产时间都大于第三代生产流程的总生产时间，至少一次重新引入二次初始生产流程，当每一次引入的二次初始生产流程的总生产时间都大于第三代生产流程的总生产时间，则将总生产时间最短的第三代生产流程作为最优生产流程。
[0014]本发明实施例还提供了一种生产调度系统，包括:工序信息获取模块，用于获取每一个生产项目的工序信息；约束条件形成模块，利用获取的工序信息获得生产流程的约束条件；初始生产流程生成模块，利用所述工序信息建立设计结构矩阵，并通过所述设计结构矩阵和生产流程的约束条件获得若干组初始生产流程；最优生产流程生成模块，利用人工免疫算法，根据初始生产流程获得最优生产流程。
[0015]与现有技术相比，本技术方案具有以下优点:
[0016]先通过设计结构矩阵获得若干组初始生产流程，所述初始生产流程满足生产流程的约束条件，并利用人工免疫算法获得最优生产流程，可以在生产不发生冲突的情况下实现总生产时间最短，且同时实现设备利用率的最大化。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例的生产调度方法的流程示意图；
[0018]图2是本发明一个实施例的设计结构矩阵图；
[0019]图3是本发明实施例的人工免疫算法的流程示意图；
[0020]图4是本发明实施例的生产调度系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了避免多个生产项目的不同工序之间发生冲突，现有通常采用一批生产项目的产品生产完后再生产另一批生产项目的产品，但总生产时间就会变长，且由于不同生产项目所需的设备不完全相同，一个工序完成后对应的设备就会处于空闲状态，生产效率低。为此，本发明实施例采用了一种生产调度方法及生产调度系统，先通过设计结构矩阵获得若干组初始生产流程，所述初始生产流程满足生产流程的约束条件，并利用人工免疫算法获得最优生产流程，可以在生产不发生冲突的情况下实现总生产时间最短，且同时实现设备利用率的最大化。
[0022]下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0023]请参考图1，为本发明实施例的生产调度方法的流程示意图，包括:
[0024]步骤S101，获得每一个生产项目的工序信息；
[0025]步骤S102，利用所述工序信息获得生产流程的约束条件；
[0026]步骤S103，利用所述工序信息建立设计结构矩阵，并通过所述设计结构矩阵和生产流程的约束条件获得若干组初始生产流程；
[0027]步骤S104，利用人工免疫算法获得最优生产流程。
[0028]具体的，执行步骤S101，每一个生产项目的工序信息包括每一个生产项目的工序数、每一个生产项目不同工序之间的顺序、每个工序所需的时间和每个工序对应的设备。在其他实施例中，所述生产项目的工序信息还可以包括不同工序之间的优先级。所述生产项目的工序信息可以通过人工输入或者通过生产任务管理软件获得。
[0029]在本实施例中，以毛巾加工过程为例对生产项目的工序信息进行说明。由于毛巾的品种很多，因此毛巾加工过程包括I个并行执行的生产项目，每一个生产项目i(i=l, 2，…，I)由Ji个产品生产工序ij组成，单个项目i中的产品生产工序ij必须按照每台机器Mij中的某一个模态m(m=l, 2,…，Mij)进行加工,对于不同执行模态的产品生产任务的生产时间由dijm表示，同一个工序可以由不同的机器完成，即对应的模态不同，相应的生产时间也不尽相同，共需％.?(r=l，2，...，!?)个工序加工过程，其中每道工序对应单台设备加工过程。生产加工过程中，所需加工工序或不同类型机器设备总和记为A，其中r为不同加工工序或不同类型设备。
[0030]执行步骤S102，当获得所述生产项目的工序信息后，利用所述工序信息获得生产流程的约束条件。所述约束条件包括设备饱和状态约束条件和工序时间约束条件。
[0031]由于每道工序对应一台生产设备,一种相同设备的数量必须要大于或等于任意时
刻利用所述设备正在生产的工序的总数量，
【权利要求】
1.一种生产调度方法，其特征在于，包括: 获得每一个生产项目的工序信息； 利用所述工序信息获得生产流程的约束条件； 利用所述工序信息建立设计结构矩阵，并通过所述设计结构矩阵和生产流程的约束条件获得若干组初始生产流程； 利用人工免疫算法获得最优生产流程。
2.如权利要求1所述的生产调度方法，其特征在于，所述约束条件包括设备饱和状态约束条件和工序时间约束条件。
3.如权利要求2所述的生产调度方法，其特征在于，所述设备饱和状态约束条件为一种相同设备的数量大于或等于任意时刻利用所述设备正在生产的工序的总数量。
4.如权利要求2所述的生产调度方法，其特征在于，所述工序时间约束条件为同一个生产项目中，在先工序的完成时间早于或等于在后工序的开始时间。
5.如权利要求1所述的生产调度方法，其特征在于，所述工序信息包括每一个生产项目的工序数、每一个生产项目不同工序之间的顺序、每个工序所需的时间和每个工序对应的设备。
6.如权利要求1所述的生产调度方法，其特征在于，所述初始生产流程的形成方法包括:对所述设计结构矩阵进行划分和联合运算获得初始工序；根据工序的顺序信息和生产流程的约束条件获得初始生产流程；当不同生产项目的工序发生冲突时，根据任务优先级的不同优先安排生产优先级更高的工序。
7.如权利要求1所述的生产调度方`法，其特征在于，所述人工免疫算法具体包括: 对所述若干组初始生产流程进行克隆，获得第一代生产流程； 在约束条件的约束下，对所述第一代生产流程进行变异，获得第二代生产流程； 计算每一个第二代生产流程的总生产时间，保留总时间最短的至少一个生产流程，获得第二代生广流程； 对各个第三代生产流程的总生产时间进行比较，去除总生产时间相近的第三代生产流程，同时引入相同数目的二次初始生产流程，保持第三代生产流程总数不变； 当二次初始生产流程的总生产时间都大于第三代生产流程的总生产时间，将总生产时间最短的第三代生产流程作为最优生产流程； 当至少部分二次初始生产流程的总生产时间小于第三代生产流程的总生产时间，重新形成新的初始生产流程，并重新通过克隆、变异等步骤，直到最终获得的二次初始生产流程的总生产时间都大于第三代生产流程的总生产时间，将总生产时间最短的第三代生产流程作为最优生产流程。
8.如权利要求7所述的生产调度方法，其特征在于，获得第三代生产流程后，还包括:比较第三代生产流程和初始生产流程的平均总生产时间，当第三代生产流程的平均总生产时间比初始生产流程的平均总生产时间少且两者的差值大于特定值，则引入二次初始生产流程；否者，重新形成新的初始生产流程，并重新对所述新的初始生产流程进行克隆，获得第一代生产流程。
9.如权利要求7所述的生产调度方法，其特征在于，当二次初始生产流程的总生产时间都大于第三代生产流程的总生产时间，至少一次重新去除总生产时间相近的第三代生产流程，引入二次初始生产流程，当每一次引入的二次初始生产流程的总生产时间都大于第三代生产流程的总生产时间，则将总生产时间最短的第三代生产流程作为最优生产流程。
10.一种生产调度系统，其特征在于，包括: 工序信息获取模块，用于获取每一个生产项目的工序信息； 约束条件形成模块，利用获取的工序信息获得生产流程的约束条件； 初始生产流程生成模块，利用所述工序信息建立设计结构矩阵，并通过所述设计结构矩阵和生产流程的约束条件获得若干组初始生产流程； 最优生产流程生成模块，利`用人工免疫算法，根据初始生产流程获得最优生产流程。
【文档编号】G06Q10/06GK103679388SQ201310731258
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】张忠信, 方浩雁, 陈惠英 申请人:杭州万事利丝绸科技有限公司