一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法及裝置。所述方法包括：對生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)資源、優(yōu)化目標和約束規(guī)則進行抽象化描述，建立生產(chǎn)計劃模型；依據(jù)生產(chǎn)計劃模型，利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的資源配置和時間進度計劃；對優(yōu)化后的生產(chǎn)計劃進行審核和調(diào)整，得到更優(yōu)的生產(chǎn)計劃；對生產(chǎn)計劃進行拆分，以生產(chǎn)任務(wù)單的形式下達到具體的項目組；依據(jù)任務(wù)單展開生產(chǎn)作業(yè)，并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、問題反饋；根據(jù)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與由優(yōu)化算法得到的結(jié)果進行對比和分析，并將結(jié)果進行反饋，用來對生產(chǎn)計劃模型進行學(xué)習(xí)、調(diào)整。
【專利說明】一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]生產(chǎn)計劃是指企業(yè)充分利用自身資源而安排生產(chǎn)策略的過程，其目的是為了追求最大的經(jīng)濟效益，包含以下一些活動:①計劃，是在一段很長時間內(nèi)生成和下達企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，決定哪些產(chǎn)品應(yīng)該生產(chǎn)，每一種產(chǎn)品生產(chǎn)多少，何時完成。②調(diào)度，是在短時間內(nèi)對產(chǎn)品資源的分配、產(chǎn)品生產(chǎn)的順序安排以及起止時間等的安排。③下達任務(wù)安排到具體的設(shè)備或機器，確定相關(guān)的資源和設(shè)備能力計劃[1_2]。
[0003]目前國內(nèi)外已有不少文獻對制造業(yè)生產(chǎn)計劃和調(diào)度問題作了研宄和實現(xiàn)，但是實際中有關(guān)生產(chǎn)計劃的軟件，所采用的生產(chǎn)計劃制定方法一般是經(jīng)驗性的；或是使用單一的模型，考慮角度通常為生產(chǎn)車間的組織結(jié)構(gòu)或是影響生產(chǎn)的各種因素兩者之一，很難做到兼顧；生產(chǎn)計劃的制定只能從開發(fā)人員自身角度出發(fā)，大多用戶希望根據(jù)所處生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)目標發(fā)生的變化制定對應(yīng)生產(chǎn)計劃的愿望得不到考慮，靈活性和針對性也不高；還有很多生產(chǎn)計劃優(yōu)化算法停留在理論階段，無法投入實際應(yīng)用，造成的是知識成本和資源的浪費[3氣
[0004]參考文獻
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[0009][5]劉明忠，薛恒新，黃慧君.混合生產(chǎn)中作業(yè)計劃體系研宄[J]計算機集成制造系統(tǒng)，2005，11 (4):530-534.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010](一)要解決的技術(shù)問題
[0011]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法，該方法根據(jù)生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)資源、優(yōu)化目標和約束規(guī)則建立生產(chǎn)計劃模型，利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，通過審核調(diào)整后對生產(chǎn)計劃進行拆分并下達到具體項目組進行執(zhí)行，在生產(chǎn)過程中采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并與由優(yōu)化算法得到的結(jié)果進行對比和分析，將結(jié)果進行反饋，用于對生產(chǎn)計劃模型進行學(xué)習(xí)、調(diào)整。該方法能夠根據(jù)任務(wù)需要，動態(tài)制定生產(chǎn)計劃，合理安排串行作業(yè)優(yōu)先的次序，并行作業(yè)的起止時間，能夠充分發(fā)揮資源效率，有效提高生產(chǎn)作業(yè)的效率，是保障進度按要求完成的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0012](二)技術(shù)方案
[0013]本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法，該方法包括步驟如下:
[0014]步驟1:對生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)資源、優(yōu)化目標和約束規(guī)則進行抽象化描述，建立生產(chǎn)計劃模型；
[0015]步驟2:依據(jù)生產(chǎn)計劃模型，利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的資源配置和時間進度計劃；
[0016]步驟3:對優(yōu)化后的生產(chǎn)計劃進行審核和調(diào)整，得到更優(yōu)的生產(chǎn)計劃；
[0017]步驟4:對生產(chǎn)計劃進行拆分，以生產(chǎn)任務(wù)單的形式下達到具體的項目組；
[0018]步驟5:依據(jù)任務(wù)單展開生產(chǎn)作業(yè)，并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、問題反饋；
[0019]步驟6:根據(jù)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與由優(yōu)化算法得到的結(jié)果進行對比和分析，并將結(jié)果進行反饋，用來對生產(chǎn)計劃模型進行學(xué)習(xí)、調(diào)整。
[0020]本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化裝置，其包括:
[0021]模型建立模塊，對生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)資源、優(yōu)化目標和約束規(guī)則進行抽象化描述，建立生產(chǎn)計劃模型；
[0022]模型優(yōu)化模塊，依據(jù)生產(chǎn)計劃模型，利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的資源配置和時間進度計劃；
[0023]模型調(diào)整模塊，對優(yōu)化后的生產(chǎn)計劃進行審核和調(diào)整，得到更優(yōu)的生產(chǎn)計劃；
[0024]計劃拆分模塊，對生產(chǎn)計劃進行拆分，以生產(chǎn)任務(wù)單的形式下達到具體的項目組；
[0025]數(shù)據(jù)收集模塊，依據(jù)任務(wù)單展開生產(chǎn)作業(yè)，并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、問題反饋；
[0026]模型反饋模塊，根據(jù)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與由優(yōu)化算法得到的結(jié)果進行對比和分析，并將結(jié)果進行反饋，用來對生產(chǎn)計劃模型進行學(xué)習(xí)、調(diào)整。
[0027](三)有益效果
[0028]本發(fā)明的有益效果在于:在生產(chǎn)過程中，部分資源為不同產(chǎn)品的生產(chǎn)過程所共享，其它一些資源則只屬于特定產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。產(chǎn)品不同產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)在某些環(huán)節(jié)需要排隊完成，在另外一些環(huán)節(jié)則可以并行開展。因而，根據(jù)任務(wù)需要，動態(tài)制定生產(chǎn)計劃，合理安排串行作業(yè)優(yōu)先的次序，并行作業(yè)的起止時間，能夠充分發(fā)揮資源效率，有效提高生產(chǎn)作業(yè)的效率，保障進度按要求完成的關(guān)鍵技術(shù)之一。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細的說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，結(jié)合詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。
[0031]圖1示出了本發(fā)明提出的生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法流程圖，該方法首先采用人工和自動相結(jié)合的方式，得到生產(chǎn)計劃并用于實際生產(chǎn)過程，然后采用閉環(huán)反饋的方式通過實際生產(chǎn)中得到的數(shù)據(jù)對優(yōu)化算法得到的生產(chǎn)計劃進行調(diào)整，從而構(gòu)成整個生產(chǎn)計劃調(diào)度和資源配置優(yōu)化方法的流程。本發(fā)明具體包括以下步驟:
[0032]第一步:對生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)資源、優(yōu)化目標和約束規(guī)則進行抽象化描述，建立生產(chǎn)計劃模型，即:生產(chǎn)流程模型、資源模型、目標函數(shù)庫和約束規(guī)則庫。
[0033]第二步:依據(jù)生產(chǎn)計劃模型，利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的資源配置和時間進度計劃。
[0034]第三步:對優(yōu)化后的生產(chǎn)計劃(包括作業(yè)時間計劃、各環(huán)節(jié)資源配置等)進行審核和調(diào)整，得到更優(yōu)的生產(chǎn)計劃。生產(chǎn)計劃除了由系統(tǒng)自動優(yōu)化，也可由管理者根據(jù)具體需要手動制定。
[0035]第四步:對生產(chǎn)計劃進行拆分，以生產(chǎn)任務(wù)單的形式下達到具體的項目組。
[0036]第五步:現(xiàn)場操作人員依據(jù)任務(wù)單展開生產(chǎn)作業(yè)，并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、問題反饋等。
[0037]第六步:將實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與由優(yōu)化算法得到的結(jié)果進行對比和分析，并將結(jié)果進行反饋，用來對生產(chǎn)計劃模型進行調(diào)整。
[0038]第一步提到的建立生產(chǎn)計劃模型，具體實現(xiàn)如下:
[0039]根據(jù)具體的生產(chǎn)問題，確定生產(chǎn)過程所涉及的每個工序的開始和結(jié)束時間，以及每個工序所需的生產(chǎn)資源的種類和數(shù)量然后針對不同的生產(chǎn)目標，如凈效益最高、成本最低等，確定目標函數(shù)，并根據(jù)實際生產(chǎn)過程的要求，指定合理且可行的約束條件，比較常用的約束條件有生產(chǎn)計劃約束、工序約束、調(diào)度約束、零件加工排序和設(shè)備負荷約束。
[0040]第二步提到的利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，具體實現(xiàn)如下:
[0041]對于第一步中建立的生產(chǎn)計劃模型，采用優(yōu)化算法進行優(yōu)化求解，主要是對生產(chǎn)過程所涉及的各工序的順序進行優(yōu)化排序，并確定各個工序所需的生產(chǎn)資源的最優(yōu)數(shù)量。
[0042]第三步提到的對優(yōu)化后的生產(chǎn)計劃的審核和調(diào)整，具體實現(xiàn)如下:
[0043]根據(jù)得到的生產(chǎn)計劃，結(jié)合實際生產(chǎn)過程和經(jīng)驗，對其中的部分環(huán)節(jié)進行調(diào)整，包括某些工序的開始時間和結(jié)束時間，工序所涉及的資源的種類和數(shù)量，以使生產(chǎn)計劃具有較好的可執(zhí)行性。上述過程可以由系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件自動控制調(diào)整，也可以由部門管理人員進行調(diào)整，當然也可以兩者結(jié)合。
[0044]第四步提到的對生產(chǎn)計劃進行拆分，具體實現(xiàn)如下:
[0045]根據(jù)確定的生產(chǎn)計劃，根據(jù)部門內(nèi)各項目組的分工，對整個生產(chǎn)計劃進行拆分，拆解成多個子生產(chǎn)計劃，并將拆解后的生產(chǎn)計劃以工作令的形式下達到相應(yīng)的項目組。上述過程可以由系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件自動控制拆分，也可以由部門管理人員進行拆分，當然也可以結(jié)合兩者進行拆分。
[0046]第五步提到的現(xiàn)場操作人員依據(jù)任務(wù)單展開生產(chǎn)作業(yè)，具體實現(xiàn)如下:
[0047]現(xiàn)場操作人員根據(jù)收到的工作令，開展具體的生產(chǎn)作業(yè)，并將作業(yè)情況記錄下來，包括每個工序開始的時間和結(jié)束的時間，以及所用到的資源的種類和數(shù)量，同時將存在的問題通過文字形式反饋給管理人員。
[0048]第六步提到的生產(chǎn)計劃模型的調(diào)整，具體實現(xiàn)如下:
[0049]根據(jù)實際生產(chǎn)過程各工序所需的時間以及實際的資源使用情況與所制定的生產(chǎn)計劃進行對比分析，同時結(jié)合現(xiàn)場操作人員的問題反饋，對生產(chǎn)計劃模型的關(guān)鍵參數(shù)進行調(diào)整，包括各工序所需的時間，各工序所需的資源的種類等，以使下一步制定的生產(chǎn)計劃能夠更為接近實際的生產(chǎn)過程。
[0050]相應(yīng)地，本發(fā)明還提出了一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化裝置，其包括:
[0051]模型建立模塊，對生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)資源、優(yōu)化目標和約束規(guī)則進行抽象化描述，建立生產(chǎn)計劃模型；
[0052]模型優(yōu)化模塊，依據(jù)生產(chǎn)計劃模型，利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的資源配置和時間進度計劃；
[0053]模型調(diào)整模塊，對優(yōu)化后的生產(chǎn)計劃進行審核和調(diào)整，得到更優(yōu)的生產(chǎn)計劃；
[0054]計劃拆分模塊，對生產(chǎn)計劃進行拆分，以生產(chǎn)任務(wù)單的形式下達到具體的項目組；
[0055]數(shù)據(jù)收集模塊，依據(jù)任務(wù)單展開生產(chǎn)作業(yè)，并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、問題反饋；
[0056]模型反饋模塊，根據(jù)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與由優(yōu)化算法得到的結(jié)果進行對比和分析，并將結(jié)果進行反饋，用來對生產(chǎn)計劃模型進行學(xué)習(xí)、調(diào)整。
[0057]該裝置是與上述方法對應(yīng)的技術(shù)方案，因此其細節(jié)可具體參考上述對方法的描述，在此不再贅述。
[0058]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化方法，其包括: 步驟1:對生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)資源、優(yōu)化目標和約束規(guī)則進行抽象化描述，建立生產(chǎn)計劃模型； 步驟2:依據(jù)生產(chǎn)計劃模型，利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的資源配置和時間進度計劃； 步驟3:對優(yōu)化后的生產(chǎn)計劃進行審核和調(diào)整，得到更優(yōu)的生產(chǎn)計劃； 步驟4:對生產(chǎn)計劃進行拆分，以生產(chǎn)任務(wù)單的形式下達到具體的項目組； 步驟5:依據(jù)任務(wù)單展開生產(chǎn)作業(yè)，并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、問題反饋； 步驟6:根據(jù)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與由優(yōu)化算法得到的結(jié)果進行對比和分析，并將結(jié)果進行反饋，用來對生產(chǎn)計劃模型進行學(xué)習(xí)、調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生產(chǎn)計劃模型包括生產(chǎn)流程模型、資源模型、目標函數(shù)庫和約束規(guī)則庫。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生產(chǎn)計劃包括作業(yè)時間計劃、各環(huán)節(jié)資源配置。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生產(chǎn)計劃模型是根據(jù)具體的生產(chǎn)問題，確定生產(chǎn)過程所涉及的每個工序的開始和結(jié)束時間，以及每個工序所需的生產(chǎn)資源的種類和數(shù)量，然后針對不同的生產(chǎn)目標，確定目標函數(shù)，并根據(jù)實際生產(chǎn)過程的要求，指定合理且可行的約束條件。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2中對所述生產(chǎn)計劃模型進行優(yōu)化是指對生產(chǎn)過程所涉及的各工序的順序進行優(yōu)化排序，并確定各個工序所需的生產(chǎn)資源的最優(yōu)數(shù)量。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟6中具體根據(jù)實際生產(chǎn)過程各工序所需的時間以及實際的資源使用情況與所制定的生產(chǎn)計劃進行對比分析，同時結(jié)合現(xiàn)場操作人員的問題反饋，對生產(chǎn)計劃模型的關(guān)鍵參數(shù)進行調(diào)整。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述關(guān)鍵參數(shù)包括各工序所需的時間、各工序所需的資源的種類。
8.—種生產(chǎn)計劃與資源配置動態(tài)優(yōu)化裝置，其包括: 模型建立模塊，對生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)資源、優(yōu)化目標和約束規(guī)則進行抽象化描述，建立生產(chǎn)計劃模型； 模型優(yōu)化模塊，依據(jù)生產(chǎn)計劃模型，利用優(yōu)化算法對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的資源配置和時間進度計劃； 模型調(diào)整模塊，對優(yōu)化后的生產(chǎn)計劃進行審核和調(diào)整，得到更優(yōu)的生產(chǎn)計劃； 計劃拆分模塊，對生產(chǎn)計劃進行拆分，以生產(chǎn)任務(wù)單的形式下達到具體的項目組； 數(shù)據(jù)收集模塊，依據(jù)任務(wù)單展開生產(chǎn)作業(yè)，并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、問題反饋； 模型反饋模塊，根據(jù)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與由優(yōu)化算法得到的結(jié)果進行對比和分析，并將結(jié)果進行反饋，用來對生產(chǎn)計劃模型進行學(xué)習(xí)、調(diào)整。
【文檔編號】G06Q10/06GK104484751SQ201410771966
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】王鵬, 陶晶, 黎萬義 申請人:中國科學(xué)院自動化研究所