一种生产计划调度方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明实施例涉及生产线管理技术领域，尤其涉及一种生产计划调度方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

大型设备与机械的生产与制造过程往往是一个复杂的综合过程，各生产车间、产线、工种在时间和空间上相互交叉作业。生产计划是企业对生产任务作出统筹安排，企业进行生产管理的重要依据。

目前，企业生产计划主要依据人工经验指定生产计划，通过开调度会与现场协调的方式来管理各类生产活动，做到各工种及各类生产活动大致协调。一方面，计划的制定依赖制定者的经验，制定者经验不同带来计划的准确性和可执行性也不同。另一方面，生产计划是环环相扣，其中一个工序出现问题都会影响到下道工序的生产节拍，通过人工反馈工作量大、反馈的时间相对滞后，导致计划跟踪反馈严重脱节，各类计划的变更相互之间未能及时联动，容易导致生产秩序陷入混乱继而延误生产进度。因此，在企业经营规模不断扩大及市场竞争日趋激烈的环境下，凭借经验或预感的管理手段已远远不能适应。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种生产计划调度方法、装置、设备及存储介质，以实现能够通过将生产实时数据输入至计划调度模型中，得到动态调整生产计划调度结果，解决企业生产计划的制定缺乏数据支撑、计划反馈实时性不足等问题，提升生产计划调度的效率，提高计划的科学性和合理性。

第一方面，本发明实施例提供了一种生产计划调度方法，包括：

获取生产要素数据；

对所述生产要素数据进行预处理；

将预处理后的生产要素数据输入至计划调度模型中得到调度结果，所述计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，所述训练样本集包括：生产要素数据样本和所述生产要素数据样本对应的调度结果；

根据所述调度结果进行生产调度。

进一步的，所述获取生产要素数据，包括：

获取作业人员数据、设备数据、物料数据、工艺数据和环境数据中的至少一种。

进一步的，所述计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，包括：

获取待训练计划调度模型；

将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到预测调度结果；

根据所述预测调度结果和所述生产要素数据样本对应的调度结果生成的目标函数训练所述待训练计划调度模型的参数；

迭代执行将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果的操作，直至得到计划调度模型。

进一步的，在获取待训练计划调度模型之前，还包括：

获取历史生产要素数据；

根据目标特征从所述历史生产要素数据中选取训练样本集。

进一步的，在迭代执行将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果操作，直至得到计划调度模型之后，还包括：

获取校验样本集，其中，所述校验样本集中的数据和所述训练样本集中的数据不同；

根据所述校验样本集对所述计划调度模型进行校验。

进一步的，根据所述校验样本集对所述计划调度模型进行校验，包括：

将所述校验样本集输入至计划调度模型中得到调度结果；

根据所述调度结果对所述计划调度模型进行调整。

第二方面，本发明实施例还提供了一种生产计划调度装置，该装置包括：

数据获取模块，用于获取生产要素数据；

预处理模块，用于对所述生产要素数据进行预处理；

结果获取模块，用于将预处理后的生产要素数据输入至计划调度模型中得到调度结果，所述计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，所述训练样本集包括：生产要素数据样本和所述生产要素数据样本对应的调度结果；

调度模块，用于根据所述调度结果进行生产计划调度。

进一步的，所述数据获取模块，包括：

获取作业人员数据、设备数据、物料数据、工艺数据和环境数据中的至少一种。

进一步的，所述结果获取模块，包括：

模型获取单元，用于获取待训练计划调度模型；

结果获取单元，用于将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到预测调度结果；

模型训练单元，用于根据所述预测调度结果和所述生产要素数据样本对应的调度结果生成的目标函数训练所述待训练计划调度模型的参数；

迭代执行将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果的操作，直至得到计划调度模型。

进一步的，还包括：

历史数据获取模块，用于在获取待训练计划调度模型之前，获取历史生产要素数据；

选取模块，用于根据目标特征从所述历史生产要素数据中选取训练样本集。

进一步的，还包括：

校验样本获取模块，用于在迭代执行将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果操作，直至得到计划调度模型之后，获取校验样本集，其中，所述校验样本集中的数据和所述训练样本集中的数据不同；

校验模块，用于根据所述校验样本集对所述计划调度模型进行校验。

进一步的，所述校验模块，具体用于：

将所述校验样本集输入至计划调度模型中得到调度结果；

根据所述调度结果对所述计划调度模型进行调整。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的生产计划调度方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的生产计划调度方法。

本发明实施例通过历史数据建立生产计划调度模型，获取生产要素数据输入至生产计划调度模型得到调度结果，能够避免局部资源紧张或闲置等带来的浪费，保证生产过程各道工序的负载均衡，提升生产计划调度的效率，提高计划的科学性和合理性，准确高效地控制产品生产过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例一中的一种生产计划调度方法的流程图；

图1a是本发明实施例一中的一种船体分段建造的工艺流程图；

图1b是本发明实施例一中的一种确定调度结果的流程图；

图1c是本发明实施例一中的一种生产计划调度方法的示意图；

图2是本发明实施例二中的一种生产计划调度装置的结构示意图；

图3是本发明实施例三中的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种生产计划调度方法的流程图，本实施例可适用于生产计划制定与调度管理的情况，该方法可以由本发明实施例中的生产计划调度装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：

s110，获取生产要素数据。

具体的，生产要素是指在产品生产和存储过程中所需要的各种资源。由于不同产品的工艺流程不同，不同产品所需的生产要素数据不同。例如可以是作业人员、生产设备、作业环境等。生产要素数据是指生产要素的具体信息，例如可以是作业人员的作业时间、生产设备的运行工况、仓库的面积占用率等。

可选的，所述获取生产要素数据，包括：

获取作业人员数据、设备数据、物料数据、工艺数据和环境数据中的至少一种。

其中，作业人员数据可以是作业人员的到岗数据、作业人员的作业起始时间和结束时间。

设备数据可以是各工艺流程的生产设备的运行状态，包括：作业状态、待机状态、故障状态；可以是各工艺流程的生产设备的累积运行时间，还可以是各工艺流程的生产设备的能量消耗状态，如电压、油缸压力、气体消耗、转速、负荷重量和燃油液位。

物料数据是指产品生产过程中所需要的物料信息，例如原料的种类、用量和生产编号。

工艺数据是指在工艺设计过程中所使用及产生的数据，例如可以是加工材料数据、加工数据、机床数据、成组分类特征数据等。

环境数据是指产品生产过程中所需环境的信息，例如可以是生产场地、温湿度、噪声、微粒物质指数和二氧化碳浓度等。

具体的，产品在生产制造过程中往往有多条生产线同时运作，每条生产线分为多道工序。每道工序所需的生产要素不尽相同，但至少包括作业人员数据、设备数据、物料数据、工艺数据和环境数据中的至少一种。

示例性的，如图1a所示，以船体分段建造为例，分为预处理、切割、加工、焊接、运输和吊装六道工序，每道工序都需要生产设备，但不同工序的生产设备不同、设备数据也不同。船体分段建造的生要素数据可以包括切割机的作业开始、作业结束时间、故障状态、切割件数、切割长度、划线长度、空走长度、上下料人员的作业时间、钢板的炉批号二维码、能耗状态、总功率、有功功率、总电流、电压和气体流量能耗监测等信息。

s120，对所述生产要素数据进行预处理。

具体的，对所述生产要素数据进行去噪、冗余数据处理、缺失值填充和异常值处理等数据预处理。

s130，将预处理后的生产要素数据输入至计划调度模型中得到调度结果，所述计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，所述训练样本集包括：生产要素数据样本和所述生产要素数据样本对应的调度结果。

其中，调度结果可以为生产要素数据对应的工序的调度产线或调度车间，也可以为生产要素数据对应的工序的产能。每一道工序的产能都会对其他工序的生产造成影响。

具体的，将实时采集并预处理后的生产要素数据输入至预先训练好的计划调度模型，以实现通过实时数据对生产计划进行动态调度，避免局部资源紧张或闲置等带来的浪费，保证生产过程各道工序的负载均衡。计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，待训练调度模型本发明实施例对此不设限制。所述训练样本集包括：生产要素数据样本和所述生产要素数据样本对应的调度结果。所述生产要素数据样本可以从历史生产要素数据中按预设特征要求抽取得到。

可选的，如图1b所示，将预处理后的生产要素数据输入至计划调度模型中得到调度结果方式还可以为识别生产计划的类型，将实时采集的生产计划类型对应的数据输入至计划调度模型，输出生产计划类型所对应的调度结果。

示例性的，识别生产计划类型为切割工艺，则将实时采集的切割工艺数据输入至计划调度模型得到切割工艺对应的调度结果。

s140，根据所述调度结果进行生产调度。

具体的，根据调度结果对生产过程的各道工序进行动态调度。

可选的，所述计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，包括：

获取待训练计划调度模型；

将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到预测调度结果；

根据所述预测调度结果和所述生产要素数据样本对应的调度结果生成的目标函数训练所述待训练计划调度模型的参数；

迭代执行将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果的操作，直至得到计划调度模型。

其中，待训练的计划调度模型可以为线性模型，或者非线性模型。

其中，获取待训练计划调度模型的方式可以为根据各产线的生产要素和产能之间的关系建立模型，或者可以为根据各产线的生产要素和调度产线之间的关系建立模型。

示例性的，切割工序产能＝((切割机作业结束时间-切割机作业开始时间+上料人员的作业时间+下料人员的作业时间)/切割件数)×计划切割件数。

具体的，从历史数据中选取生产要素数据样本，并根据历史数据确定生产要素数据样本对应的调度结果构成训练样本集。将实时采集的生产要素数据样本输入至所述待训练计划调度模型得到预测调度结果。根据所述生产要素数据样本对应的调度结果生成目标函数，根据所述预测调度结果和所述目标函数训练所述待训练计划调度模型的参数，重复执行上述将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果的操作，直至得到计划调度模型。

可选的，在获取待训练计划调度模型之前，还包括：

获取历史生产要素数据；

根据目标特征从所述历史生产要素数据中选取训练样本集。

其中，不同的工序对应不同的生产要素数据，不同的生产要素数据对应不同的目标特征，所述目标特征可以是人员负荷力、设备利用率、设备故障率或仓库的使用面积率。

具体的，通过特征加工、选择、提取和组合降维等特征工程，确定不同工序的历史生产要素数据对应的目标特征，根据所述目标特征从历史数据中确定每道工序的训练样本构成训练样本集。

可选的，在迭代执行将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果操作，直至得到计划调度模型之后，还包括：

获取校验样本集，其中，所述校验样本集中的数据和所述训练样本集中的数据不同；

根据所述校验样本集对所述计划调度模型进行校验。

具体的，从历史数据中获取校验样本集，所述校验样本集与所述训练样本集中的数据不同。根据所述校验样本集对所述计划调度模型进行校验。

可选的，根据所述校验样本集对所述计划调度模型进行校验，包括：

将所述校验样本集输入至计划调度模型中得到调度结果；

根据所述调度结果对所述计划调度模型进行调整。具体的，将所述校验样本集输入至计划调度模型中得到调度结果，根据所述调度结果对所述计划调度模型进行调整，使计划调度模型的预测结果达到要求的可信度。计划调度模型进行验证的方法可以为拟合度分析，也可以为灵敏度分析。

如图1c所示，本发明实施例的具体步骤为：获取历史数据，所述历史数据包括作业人员数据、设备数据、物料数据、工艺数据和环境数据中的至少一种，对历史数据进行数据预处理和特征分析，根据历史数据进行模型训练与模型验证得到计划调度模型，通过获取实时数据并输入至得到的计划调度模型得到调度结果，对生产计划进行实时调度。

本实施例的技术方案，通过历史数据建立生产计划调度模型，获取生产要素数据输入至生产计划调度模型得到调度结果，能够远程掌握车间各个产线的人员、设备、物料、工艺和环境实时负荷和故障情况，为生产计划控制和资源优化配置提供极大的便利；避免局部资源紧张或闲置等带来的浪费，保证生产过程各道工序的负载均衡；提升生产计划调度的效率，提高计划的科学性和合理性，准确高效地控制产品生产过程。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种生产计划调度装置的结构示意图。本实施例可适用于产品生产计划调度的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何提供生产计划调度的功能的设备中，如图2所示，所述生产计划调度的装置具体包括：数据获取模块210、预处理模块220、结果获取模块230和调度模块240。

数据获取模块210，用于获取生产要素数据；

预处理模块220，用于对所述生产要素数据进行预处理；

结果获取模块230，用于将预处理后的生产要素数据输入至计划调度模型中得到调度结果，所述计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，所述训练样本集包括：生产要素数据样本和所述生产要素数据样本对应的调度结果；

调度模块240，用于根据所述调度结果进行生产计划调度。

可选的，所述数据获取模块，包括：

获取作业人员数据、设备数据、物料数据、工艺数据和环境数据中的至少一种。

可选的，所述结果获取模块，包括：

模型获取单元，用于获取待训练计划调度模型；

结果获取单元，用于将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到预测调度结果；

模型训练单元，用于根据所述预测调度结果和所述生产要素数据样本对应的调度结果生成的目标函数训练所述待训练计划调度模型的参数；

迭代执行将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果的操作，直至得到计划调度模型。

可选的，还包括：

历史数据获取模块，用于在获取待训练计划调度模型之前，获取历史生产要素数据；

选取模块，用于根据目标特征从所述历史生产要素数据中选取训练样本集。

可选的，还包括：

校验样本获取模块，用于在迭代执行将所述生产要素数据样本输入所述待训练计划调度模型得到调度结果操作，直至得到计划调度模型之后，获取校验样本集，其中，所述校验样本集中的数据和所述训练样本集中的数据不同；

校验模块，用于根据所述校验样本集对所述计划调度模型进行校验。

可选的，所述校验模块，具体用于：

将所述校验样本集输入至计划调度模型中得到调度结果；

根据所述调度结果对所述计划调度模型进行调整。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

本实施例的技术方案，通过历史数据建立生产计划调度模型，获取生产要素数据输入至生产计划调度模型得到调度结果，能够远程掌握车间各个产线的人员、设备、物料、工艺和环境实时负荷和故障情况，为生产计划控制和资源优化配置提供极大的便利；避免局部资源紧张或闲置等带来的浪费，保证生产过程各道工序的负载均衡；提升生产计划调度的效率，提高计划的科学性和合理性，准确高效地控制产品生产过程。

实施例三

图3为本发明实施例三中的一种计算机设备的结构示意图。图3示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图3显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图3所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom,dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。另外，本实施例中的计算机设备12，显示器24不是作为独立个体存在，而是嵌入镜面中，在显示器24的显示面不予显示时，显示器24的显示面与镜面从视觉上融为一体。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的生产计划调度方法：获取生产要素数据；对所述生产要素数据进行预处理；将预处理后的生产要素数据输入至计划调度模型中得到调度结果，所述计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，所述训练样本集包括：生产要素数据样本和所述生产要素数据样本对应的调度结果；根据所述调度结果进行生产调度。

实施例四

本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的生产计划调度方法：获取生产要素数据；对所述生产要素数据进行预处理；将预处理后的生产要素数据输入至计划调度模型中得到调度结果，所述计划调度模型通过训练样本集迭代训练待训练计划调度模型得到，所述训练样本集包括：生产要素数据样本和所述生产要素数据样本对应的调度结果；根据所述调度结果进行生产调度。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。