一種混流生產(chǎn)線產(chǎn)能分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分配方法，尤其涉及一種混流生產(chǎn)線產(chǎn)能分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 面對(duì)現(xiàn)如今的客戶化個(gè)性定制市場(chǎng)，多品種混流生產(chǎn)線是目前企業(yè)普遍采用的一 種生產(chǎn)方式，通過(guò)改變混流生產(chǎn)線的產(chǎn)能分配，在一定時(shí)間內(nèi)，同一條生產(chǎn)線上可以生產(chǎn)出 多種不同型號(hào)、不同數(shù)量的產(chǎn)品。而在訂單驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)系統(tǒng)中，如何將有限的產(chǎn)能與生產(chǎn)需 求相匹配是企業(yè)面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。有效的混流生產(chǎn)線產(chǎn)能分配方法與控制系統(tǒng)不僅能 夠提高企業(yè)的產(chǎn)能和生產(chǎn)效率，還能使企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)的變動(dòng)和客戶需求，在激烈的市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，從而贏得更大的市場(chǎng)份額，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003] 混流生產(chǎn)線的產(chǎn)能分配與控制問(wèn)題涉及到生產(chǎn)緩沖區(qū)大小控制、訂單批次劃分以 及訂單加工路線優(yōu)化等子問(wèn)題，是一類(lèi)十分復(fù)雜的組合優(yōu)化問(wèn)題。目前比較成熟的混流生 產(chǎn)線產(chǎn)能分配方法主要包括隨機(jī)規(guī)劃方法、基于投入-產(chǎn)出模型的能力規(guī)劃方法以及線性 規(guī)劃方法等，這些方法均存在組合爆炸問(wèn)題，很難適用于大規(guī)模的生產(chǎn)系統(tǒng)，且對(duì)生產(chǎn)線中 頻繁出現(xiàn)的"阻塞"（工序間緩沖區(qū)已滿，前道工序無(wú)法繼續(xù)加工）和"饑餓"（工序間緩沖 區(qū)已空，后道工序沒(méi)有工件加工）等動(dòng)態(tài)事件沒(méi)能進(jìn)行考慮，而以上這些事件都會(huì)對(duì)生產(chǎn) 線的產(chǎn)能產(chǎn)生重要影響，因此現(xiàn)有的方法并不適用于企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，也很難取得良 好的生產(chǎn)性能。
[0004] 帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法是受到帝國(guó)主義國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象的啟發(fā)而由Atashpaz和Lucas于 2007年提出的一種進(jìn)化類(lèi)算法。該算法是從一個(gè)初始種群開(kāi)始搜索。初始種群中的個(gè)體被 稱(chēng)為國(guó)家，它們分為兩類(lèi)：殖民地和宗主國(guó)，每個(gè)宗主國(guó)與附屬于它的若干個(gè)殖民地構(gòu)成一 個(gè)帝國(guó)。各帝國(guó)之間存在互相爭(zhēng)奪殖民地的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)力強(qiáng)的帝國(guó)將會(huì)獲取越來(lái)越多的殖民 地，而實(shí)力弱的則將會(huì)逐漸失去自己的殖民地，直至滅亡。一個(gè)帝國(guó)的實(shí)力同時(shí)取決于宗主 國(guó)的實(shí)力與殖民地的實(shí)力。算法執(zhí)行后的最終結(jié)果是所有國(guó)家形成一個(gè)帝國(guó)，算法停止搜 索。已有研宄表明，帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法對(duì)于組合優(yōu)化問(wèn)題的求解具有良好的全局搜索能力和快 捷的收斂速度，是一種性能十分適合大規(guī)模組合優(yōu)化問(wèn)題求解的智能算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種混流生產(chǎn)線產(chǎn)能分配方 法。
[0006] 為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種混流生產(chǎn)線產(chǎn)能分配方 法，實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0007] A、用戶通過(guò)驗(yàn)證模塊許可信息，將電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線產(chǎn)品信息通過(guò)瀏覽器錄入至控制 系統(tǒng)；
[0008] B、信息預(yù)處理。轉(zhuǎn)化生產(chǎn)數(shù)據(jù)為具體的產(chǎn)能分配模型、用戶設(shè)置生產(chǎn)線模型參數(shù)、 控制策略參數(shù)以及控制系統(tǒng)交互協(xié)議。
[0009] C、生產(chǎn)線產(chǎn)能分配與控制模塊；具體包括生產(chǎn)線緩沖區(qū)大小調(diào)控子模塊、帝國(guó)競(jìng) 爭(zhēng)算法優(yōu)化產(chǎn)品批次劃分子模塊以及產(chǎn)品批次投產(chǎn)順序調(diào)控子模塊。
[0010] C. 1、生產(chǎn)緩沖區(qū)大小調(diào)控子模塊設(shè)置
[0011] 設(shè)置設(shè)備間緩沖區(qū)大小初始值buffer和每次循環(huán)的遞增量A，
[0012] buffer^ buffer 〇+i*A
[0013] C. 2、帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法搜索；
[0014] 根據(jù)步驟1所計(jì)算的設(shè)備間的緩沖區(qū)大小和優(yōu)化后的每種產(chǎn)品的加工批次大小， 建立整數(shù)規(guī)劃模型，計(jì)算最優(yōu)的加工周期，作為每個(gè)帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法個(gè)體適應(yīng)度值的計(jì)算依 據(jù)，最終帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法收斂后的加工周期作為步驟C的返回值，與之對(duì)應(yīng)的批次大小和產(chǎn) 品批次加工順序作為產(chǎn)能優(yōu)化方案。
[0015] C. 2. 1、帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法初始化
[0016] C. 2. 1. 1、算法參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)定，設(shè)定算法的country個(gè)數(shù)N_，emperialist個(gè) 數(shù)Nimp，colony權(quán)重因子|，革命率r以及最大循環(huán)次數(shù)N ;
[0017] C. 2. 1. 2、初始種群生產(chǎn)
[0018] 設(shè)置計(jì)數(shù)器i = 0,在[1，productjuimJ內(nèi)重復(fù)1^_次隨機(jī)抽取n個(gè)整數(shù)，其中 productjunii為產(chǎn)品i的個(gè)數(shù)，n為產(chǎn)品的種類(lèi)數(shù)；如產(chǎn)生的染色體為[2,3,5,3，1，4,2,6， 5, 3, 2, 3]，則表示產(chǎn)品1，2, 3, L，12的加工批次大小依次為2, 3, 5, 3,1，4, 2,6, 5, 3, 2, 3 ;
[0019] C. 2. L 3、種群適應(yīng)度值計(jì)算
[0020] 根據(jù)緩沖區(qū)大小和產(chǎn)品批次劃分，結(jié)合式（6)、（7)、（8)、（9)、（10)、（11)所建立 的數(shù)學(xué)模型，采用CPLEX工具計(jì)算最優(yōu)加工周期OFp正規(guī)化后得出各country的適應(yīng)度值N0Fi；
[0021] N0Fi=maxj{OFj}-OFi(1)
[0022] C. 2. 1. 4、empire劃分選出適應(yīng)度值NOFi最大的Nimp個(gè)country作為emperialist， 并按比例R將其余country作為colony分配給相應(yīng)的emperialist，形成N imp個(gè)empire ;
[0023]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混流生產(chǎn)線產(chǎn)能分配方法，其特征在于：實(shí)現(xiàn)步驟如下： A、 用戶通過(guò)驗(yàn)證模塊許可信息，將電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線產(chǎn)品信息通過(guò)瀏覽器錄入至控制系 統(tǒng)； B、 信息預(yù)處理；轉(zhuǎn)化生產(chǎn)數(shù)據(jù)為具體的產(chǎn)能分配模型、用戶設(shè)置生產(chǎn)線模型參數(shù)、控制 策略參數(shù)以及控制系統(tǒng)交互協(xié)議； C、 生產(chǎn)線產(chǎn)能分配與控制模塊；具體包括生產(chǎn)線緩沖區(qū)大小調(diào)控子模塊、帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算 法優(yōu)化產(chǎn)品批次劃分子模塊以及產(chǎn)品批次投產(chǎn)順序調(diào)控子模塊； C. 1、生產(chǎn)緩沖區(qū)大小調(diào)控子模塊設(shè)置 設(shè)置設(shè)備間緩沖區(qū)大小初始值buffer和每次循環(huán)的遞增量△; buffei^= buffer 0+i氺 Δ C. 2、帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法搜索； 根據(jù)步驟1所計(jì)算的設(shè)備間的緩沖區(qū)大小和優(yōu)化后的每種產(chǎn)品的加工批次大小，建立 整數(shù)規(guī)劃模型，計(jì)算最優(yōu)的加工周期，作為每個(gè)帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法個(gè)體適應(yīng)度值的計(jì)算依據(jù)，最 終帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法收斂后的加工周期作為步驟C的返回值，與之對(duì)應(yīng)的批次大小和產(chǎn)品批次 加工順序作為產(chǎn)能優(yōu)化方案； C. 2. 1、帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法初始化 C. 2. 1. 1、算法參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)定，設(shè)定算法的country個(gè)數(shù)N_，emperialist個(gè)數(shù) Ninip, colony權(quán)重因子ξ，革命率r以及最大循環(huán)次數(shù)N ; C. 2. 1. 2、初始種群生產(chǎn) 設(shè)置計(jì)數(shù)器i =〇,在[1，Productjiumi]內(nèi)重復(fù)N_次隨機(jī)抽取η個(gè)整數(shù)，其中 Productjumi為產(chǎn)品i的個(gè)數(shù)，η為產(chǎn)品的種類(lèi)數(shù)；如產(chǎn)生的染色體為[2,