本技術(shù)涉及生產(chǎn)線生產(chǎn)，更具體地，涉及一種基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、應對當前的市場需求制定傳統(tǒng)的生產(chǎn)計劃，生產(chǎn)計劃和資源分配只能滿足應對當下一定時間的市場需求，隨著市場的實時動態(tài)變化，容易出現(xiàn)生產(chǎn)計劃及資源分配不當情況，出現(xiàn)產(chǎn)能過?；虿蛔恪?/p>

2、針對某一生產(chǎn)計劃，產(chǎn)線管理人員依賴自身經(jīng)驗來進行生產(chǎn)資源分配，而人工經(jīng)驗總不是十分可靠的，且在應對生產(chǎn)過程中一些突發(fā)問題時不能及時調(diào)整資源分配，無法最大化生產(chǎn)效率和資源利用率。

3、產(chǎn)線的生產(chǎn)調(diào)度和排程較為固定，無法隨著技術(shù)和制造過程的變革，不能夠自適應地優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度和排程，導致生產(chǎn)線的靈活性交叉和響應速度較慢。

4、由于傳統(tǒng)生產(chǎn)計劃的固定性以及生產(chǎn)決策上的不靈活性，在面對當今市場的競爭壓力和客戶需求的多樣化是，無法快速響應市場和客戶的變化性需求，很難實現(xiàn)定制化生產(chǎn)和靈活的供應鏈管理。

5、傳統(tǒng)生產(chǎn)計劃以固定的模式與安排進行生產(chǎn)制造，面對一些擾動及變化無法快速改變生產(chǎn)計劃以適應新的生產(chǎn)環(huán)境及條件，原本的計劃安排會變得較不合理，機器容易產(chǎn)生空轉(zhuǎn)與待機，這些待機及空轉(zhuǎn)時間一長便會導致過多的能源消耗和不良的環(huán)境影響，從可持續(xù)發(fā)展和資源效率的考量，這樣的傳統(tǒng)生產(chǎn)計劃不符合新時代企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

6、現(xiàn)有技術(shù)如專利號為“cn117709617a”的中國專利公開了模具的生產(chǎn)監(jiān)測方法及系統(tǒng)。該方法包括采集模具生產(chǎn)線中多個生產(chǎn)工藝節(jié)點的生產(chǎn)過程監(jiān)控數(shù)據(jù)并進行預處理，得到每個生產(chǎn)工藝節(jié)點的目標生產(chǎn)監(jiān)控數(shù)據(jù)集；通過高斯回歸模型進行生產(chǎn)效率預測，得到每個生產(chǎn)工藝節(jié)點的生產(chǎn)效率預測數(shù)據(jù)；對生產(chǎn)效率預測數(shù)據(jù)進行風險概率估計，得到每個生產(chǎn)工藝節(jié)點的風險概率值；根據(jù)風險概率值分別對每個生產(chǎn)工藝節(jié)點進行工藝參數(shù)調(diào)整分析，得到工藝參數(shù)調(diào)整數(shù)據(jù)；根據(jù)工藝參數(shù)調(diào)整數(shù)據(jù)生成生產(chǎn)工藝流程分配策略，并執(zhí)行所述生產(chǎn)工藝流程分配策略，同時采集在執(zhí)行所述生產(chǎn)工藝流程分配策略中的生產(chǎn)監(jiān)測反饋數(shù)據(jù)，本技術(shù)提高了模具的生產(chǎn)監(jiān)測的準確率。

7、上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題有：

8、1.單一的風險評估：通過生產(chǎn)效率來估計風險概率可能不夠全面。生產(chǎn)過程中的風險還可能包括原材料質(zhì)量波動、設(shè)備突發(fā)故障、工人操作失誤等多種因素，僅基于生產(chǎn)效率來評估風險可能會忽略其他重要的風險源。

9、2.模型局限性：高斯回歸模型雖然在一定程度上能夠進行生產(chǎn)效率預測，但它可能無法捕捉到生產(chǎn)過程中的復雜非線性關(guān)系和突發(fā)變化。

10、3.工藝參數(shù)調(diào)整的復雜性：根據(jù)風險概率值進行工藝參數(shù)調(diào)整分析，可能無法充分考慮到實際生產(chǎn)中的工藝限制和設(shè)備性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提出一種基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法，包括以下步驟：

4、步驟s1：采集并分析電能表產(chǎn)線的系統(tǒng)組成及電能表產(chǎn)線產(chǎn)能的主要影響因素，構(gòu)建電能表產(chǎn)能的評價指標體系；

5、步驟s2：基于電能表生產(chǎn)效率的評價體系進行專家評估，確定各評價指標的權(quán)重分配；

6、步驟s3：以生產(chǎn)效率最優(yōu)與生產(chǎn)成本最低為優(yōu)化目標，構(gòu)建多目標優(yōu)化模型；

7、步驟s4：利用遺傳算法針對多目標優(yōu)化模型進行求解，得到最優(yōu)的電能表生產(chǎn)方案，實現(xiàn)生產(chǎn)方案優(yōu)選排序，供決策人員選擇；

8、步驟s5：在決策執(zhí)行過程中，持續(xù)監(jiān)控生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)，在執(zhí)行的過程中發(fā)生異常情況或不符合預期的結(jié)果，將會生產(chǎn)預警報告并根據(jù)實際情況進行自適應調(diào)整，以保證優(yōu)化后的生產(chǎn)決策切實部署。

9、作為優(yōu)選實施方式，所述構(gòu)建電能表產(chǎn)能的評價指標體系；一級指標包括：人員管理、原材料、設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)流程、生產(chǎn)環(huán)境；人員管理的二級指標包括：崗位安排合理性、人員數(shù)量充足度、操作熟練程度；原材料二級指標包擴：供應及時性、供應穩(wěn)定性；設(shè)備設(shè)施二級指標包括：設(shè)備運行效率、故障維修速度、日常保養(yǎng)情況；生產(chǎn)流程二級指標包括：工序銜接順暢度、流程簡化程度流程優(yōu)化頻率；生產(chǎn)環(huán)境包括：溫度、濕度。

10、作為優(yōu)選實施方式，所述確定各評價指標的權(quán)重分配，具體流程如下：

11、使用層次分析法ahp確認主觀權(quán)重包含以下步驟：

12、構(gòu)建判斷矩陣，具體公式如下：

13、a＝(aij)nn×n

14、其中aij表示因素i相對于因素j的重要程度；n為判斷矩陣階數(shù)；

15、計算判斷矩陣的最大特征值，設(shè)n階判斷矩陣為b，用bw＝λw求出其最大的特征根λmax，其中w是b的特征向量；

16、一致性檢驗指標，具體公式如下：

17、

18、其中，ci＝0表示判斷矩陣完全一致，ci越大判斷矩陣的不一致程度越大；

19、判斷一致性是否通過，具體公式如下：

20、

21、其中，ri為隨機一致性指標通過查表獲得；當cr＜0.1時，判斷矩陣通過一致性檢驗，特征向量w即為權(quán)重向量；

22、使用熵權(quán)法計算客觀權(quán)重包含以下步驟：

23、數(shù)據(jù)標準化：

24、設(shè)有b個待評價對象，c個評價指標，構(gòu)建原始數(shù)據(jù)矩陣：

25、x＝(xyz)b×c

26、其中，xyz為表示第y個待評價對象在第個z指標上的原始數(shù)據(jù)值；

27、對于正向指標：

28、

29、對于負向指標：

30、

31、其中，ryz為表示經(jīng)過標準化處理后第y個待評價對象在第z個指標上的數(shù)據(jù)值；

32、計算第z項指標下第y個樣本所占比重：

33、

34、計算第z項指標的熵值：

35、

36、若pyz＝0，則令pyzln(pyz)＝0；

37、計算第z項指標的差異系數(shù)：

38、gz＝1-e,z

39、計算各項指標的權(quán)重：

40、

41、作為優(yōu)選實施方式，所述利用遺傳算法針對多目標優(yōu)化模型進行求解，具體包括以下步驟：

42、初始化，對初始參數(shù)進行設(shè)置，初始參數(shù)包括種群規(guī)模、學習因子、最大迭代次數(shù)、初始速度、指標數(shù)、慣性權(quán)重；并創(chuàng)建初始種群，“初始種群”也等同于生產(chǎn)影響因素數(shù)據(jù)庫，其中的每一條數(shù)據(jù)都視為“初始種群”的一條“染色體”；

43、個體適應度計算，對初始種群各粒子的適應度進行計算，找出全局最優(yōu)粒子和個體最優(yōu)粒子，其中，適應度函數(shù)配置為生產(chǎn)效率評價值和基于各評價指標和對應組合權(quán)重計算出的生產(chǎn)效率預測值之間的誤差函數(shù)；

44、選擇，在計算出種群中每個個體的適應度后，確定用于繁殖的最優(yōu)個體并產(chǎn)生下一代；適應度高的個體更有能被選中，并將其遺傳物質(zhì)傳遞給下一代；

45、交叉、突變，對選擇出的最優(yōu)個體進行交叉和變異操作產(chǎn)生新一代個體，增加種群多樣性；

46、最優(yōu)解集輸出，在經(jīng)過若干輪選擇、交叉、突變之后，若所有個體適應度滿足要求，則認為遺傳算法迭代完成，根據(jù)當前種群中的數(shù)據(jù)輸出帕累托最優(yōu)解集為生產(chǎn)計劃的制定提供依據(jù)。

47、另一方面，本發(fā)明還提供一種基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

48、評價指標體系構(gòu)建模塊：采集并分析電能表產(chǎn)線的系統(tǒng)組成及電能表產(chǎn)線產(chǎn)能的主要影響因素，構(gòu)建電能表產(chǎn)能的評價指標體系；

49、權(quán)重確定模塊：基于電能表生產(chǎn)效率的評價體系進行專家評估，確定各評價指標的權(quán)重分配；

50、優(yōu)選模型構(gòu)建模塊：以生產(chǎn)效率最優(yōu)與生產(chǎn)成本最低為優(yōu)化目標，構(gòu)建多目標優(yōu)化模型；

51、決策輸出模塊：利用遺傳算法針對多目標優(yōu)化模型進行求解，得到最優(yōu)的電能表生產(chǎn)方案，實現(xiàn)生產(chǎn)方案優(yōu)選排序，供決策人員選擇；

52、決策執(zhí)行模塊：在決策執(zhí)行過程中，持續(xù)監(jiān)控生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)，在執(zhí)行的過程中發(fā)生異常情況或不符合預期的結(jié)果，將會生產(chǎn)預警報告并根據(jù)實際情況進行自適應調(diào)整，以保證優(yōu)化后的生產(chǎn)決策切實部署。

53、作為優(yōu)選實施方式，所述評價指標體系構(gòu)建模塊構(gòu)建電能表產(chǎn)能的評價指標體系；一級指標包括：人員管理、原材料、設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)流程、生產(chǎn)環(huán)境；人員管理的二級指標包括：崗位安排合理性、人員數(shù)量充足度、操作熟練程度；原材料二級指標包擴：供應及時性、供應穩(wěn)定性；設(shè)備設(shè)施二級指標包括：設(shè)備運行效率、故障維修速度、日常保養(yǎng)情況；生產(chǎn)流程二級指標包括：工序銜接順暢度、流程簡化程度流程優(yōu)化頻率；生產(chǎn)環(huán)境包括：溫度、濕度。

54、作為優(yōu)選實施方式，所述權(quán)重確定模塊確定各評價指標的權(quán)重分配，具體流程如下：

55、使用層次分析法ahp確認主觀權(quán)重包含以下步驟：

56、構(gòu)建判斷矩陣，具體公式如下：

57、a＝(aij)n×n

58、其中aij表示因素i相對于因素j的重要程度；n為判斷矩陣階數(shù)；

59、計算判斷矩陣的最大特征值，設(shè)n階判斷矩陣為b，用bw＝λw求出其最大的特征根λmax，其中w是b的特征向量；

60、一致性檢驗指標，具體公式如下：

61、

62、其中，ci＝0表示判斷矩陣完全一致，ci越大判斷矩陣的不一致程度越大；

63、判斷一致性是否通過，具體公式如下：

64、

65、其中，ri為隨機一致性指標通過查表獲得；當cr＜0.1時，判斷矩陣通過一致性檢驗，特征向量w即為權(quán)重向量；

66、使用熵權(quán)法計算客觀權(quán)重包含以下步驟：

67、數(shù)據(jù)標準化：

68、設(shè)有b個待評價對象，c個評價指標，構(gòu)建原始數(shù)據(jù)矩陣：

69、x＝＝(xyz)b×c

70、其中，xyz為表示第y個待評價對象在第個z指標上的原始數(shù)據(jù)值；

71、對于正向指標：

72、

73、對于負向指標：

74、

75、其中，ryz為表示經(jīng)過標準化處理后第y個待評價對象在第z個指標上的數(shù)據(jù)值；

76、計算第z項指標下第y個樣本所占比重：

77、

78、計算第z項指標的熵值：

79、

80、若pyz＝0，則令pyzln(pyz)＝0；

81、計算第z項指標的差異系數(shù)：

82、gz＝1-eez

83、計算各項指標的權(quán)重：

84、

85、作為優(yōu)選實施方式，所述決策輸出模塊利用遺傳算法針對多目標優(yōu)化模型進行求解，具體包括以下步驟：

86、初始化，對初始參數(shù)進行設(shè)置，初始參數(shù)包括種群規(guī)模、學習因子、最大迭代次數(shù)、初始速度、指標數(shù)、慣性權(quán)重；并創(chuàng)建初始種群，“初始種群”也等同于生產(chǎn)影響因素數(shù)據(jù)庫，其中的每一條數(shù)據(jù)都視為“初始種群”的一條“染色體”；

87、個體適應度計算，對初始種群各粒子的適應度進行計算，找出全局最優(yōu)粒子和個體最優(yōu)粒子，其中，適應度函數(shù)配置為生產(chǎn)效率評價值和基于各評價指標和對應組合權(quán)重計算出的生產(chǎn)效率預測值之間的誤差函數(shù)；

88、選擇，在計算出種群中每個個體的適應度后，確定用于繁殖的最優(yōu)個體并產(chǎn)生下一代；

89、交叉、突變，對選擇出的最優(yōu)個體進行交叉和變異操作產(chǎn)生新一代個體，增加種群多樣性；

90、最優(yōu)解集輸出，在經(jīng)過若干輪選擇、交叉、突變之后，若所有個體適應度滿足要求，則認為遺傳算法迭代完成，根據(jù)當前種群中的數(shù)據(jù)輸出帕累托最優(yōu)解集為生產(chǎn)計劃的制定提供依據(jù)。

91、再一方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明任一實施例所述的一種基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法。

92、再一方面，本發(fā)明還提供一種計算機可讀介質(zhì)，用于存儲一個或者多個程序，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)如本發(fā)明任一實施例所述的一種基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法。

93、本發(fā)明具有如下有益效果：

94、1.通過基于基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法，使用遺傳算法來根據(jù)外界實時變化進行生產(chǎn)計劃的更新迭代，克服了傳統(tǒng)電能表生產(chǎn)線往往對實時變化的響應較慢，無法迅速調(diào)整生產(chǎn)策略的缺陷。本發(fā)明的優(yōu)化決策系統(tǒng)能夠?qū)崟r集成和分析產(chǎn)線數(shù)據(jù)，快速響應市場需求和生產(chǎn)環(huán)境的變化，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。

95、2.通過基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法，使用遺傳算法來根據(jù)原材料庫房余量數(shù)據(jù)以及產(chǎn)線實時情況調(diào)整生產(chǎn)計劃，克服了傳統(tǒng)電能表生產(chǎn)線在資源配置和計劃制定上可能存在浪費。本發(fā)明的彈性決策系統(tǒng)通過優(yōu)化生產(chǎn)決策，如調(diào)整生產(chǎn)時間、優(yōu)化設(shè)備配置、重新分配原材料、更新人員安排、調(diào)整生產(chǎn)產(chǎn)品比例等，能夠有效降低生產(chǎn)成本，減少浪費。

96、3.通過基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法，使用遺傳算法來根據(jù)外界因素以及機器、人員工作情況優(yōu)化生產(chǎn)計劃，克服了傳統(tǒng)電能表生產(chǎn)線因生產(chǎn)計劃死板導致的生產(chǎn)效率不足的缺陷。本發(fā)明的優(yōu)化決策系統(tǒng)通過集成和分析各方各面的數(shù)據(jù)，能夠識別影響生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，并通過制定新的決策來優(yōu)化生產(chǎn)計劃，能夠有效提升設(shè)備效率、原材料利用率等，從而提高整體生產(chǎn)效率。

97、4.通過基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法，使用遺傳算法來集成和分析當前及過去的各種市場數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，克服了傳統(tǒng)電能表生產(chǎn)線由于固定的生產(chǎn)計劃而無法應對市場形勢突然變化的缺陷。本發(fā)明的優(yōu)化決策系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)收集分析和遺傳算法的不斷迭代實現(xiàn)了智能化決策，能夠做出更合理的生產(chǎn)決策，從而更準確地根據(jù)市場需求和生產(chǎn)計劃調(diào)整，制定生產(chǎn)決策。

98、5.通過基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法，在部署由遺傳算法得到的決策建議后，繼續(xù)進行持續(xù)的反饋和優(yōu)化，克服了傳統(tǒng)電能表生產(chǎn)線的缺陷：因固定生產(chǎn)計劃導致產(chǎn)線無法很好應對不斷變化的生產(chǎn)環(huán)境。本發(fā)明的優(yōu)化決策系統(tǒng)通過持續(xù)的反饋和優(yōu)化，能夠不斷提升自身的決策能力和智能化水平，實現(xiàn)持續(xù)改進和學習，以適應不斷變化的生產(chǎn)環(huán)境。

99、6.通過基于遺傳算法的電能表生產(chǎn)決策優(yōu)化方法，能夠克服傳統(tǒng)電能表生產(chǎn)線競爭力不足的缺陷，本發(fā)明的優(yōu)化決策系統(tǒng)通過提高生產(chǎn)效率、降低成本及浪費和優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，使得電能表生產(chǎn)企業(yè)在激烈的市場競爭中保持優(yōu)勢。