一種實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法。包括有如下步驟:1）按交貨期的先后對(duì)訂單集進(jìn)行排序；2)截取第k個(gè)序列的訂單集；3)獲取訂單集的訂單和零部件信息；4)運(yùn)用元胞粒子群算法對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化分批，獲得零部件的最優(yōu)分批結(jié)果。本發(fā)明獲取訂單集，同時(shí)獲取訂單集零部件加工時(shí)間，對(duì)訂單內(nèi)零部件按加工時(shí)間分批排序，獲得一種排序結(jié)果即一個(gè)粒子，對(duì)粒子進(jìn)行初始化，通過(guò)變異、迭代運(yùn)算得到不同的粒子，選取適應(yīng)度最好的粒子分批作為最優(yōu)分批調(diào)度的方法，本發(fā)明能在大規(guī)模定制家具生產(chǎn)環(huán)境下對(duì)封邊鉆孔環(huán)節(jié)進(jìn)行分批，解決了最小化訂單完工時(shí)間問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了訂單交貨期的優(yōu)化，能滿足大規(guī)模定制家具企業(yè)快速高效生產(chǎn)要求。
【專利說(shuō)明】—種實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于先進(jìn)制造系統(tǒng)運(yùn)行控制理論中的調(diào)度問(wèn)題，具體涉及一種個(gè)性化家具大規(guī)模定制生產(chǎn)環(huán)境下利用元胞粒子群算法(PSO-CA)實(shí)現(xiàn)零部件繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，特別是一種利用粒子群算法實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，屬于實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法的創(chuàng)新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于個(gè)性化家具大規(guī)模定制生產(chǎn)的研究更多地集中于產(chǎn)品(族)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品配置，而生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度作為大規(guī)模定制的關(guān)鍵技術(shù)之一，直接影響大規(guī)模定制能否成功實(shí)施。大規(guī)模定制環(huán)境下，客戶定制需求的多樣化與個(gè)性化，使得訂單的品種增多，單個(gè)品種的需求數(shù)量急劇下降，在生產(chǎn)中導(dǎo)致訂單的合理分批排序難度增加，對(duì)訂單的按時(shí)完成造成了很大影響，增加了生產(chǎn)調(diào)度的復(fù)雜性。
[0003]在滿足各加工工序、時(shí)間、批量、機(jī)器環(huán)境的約束條件下，通過(guò)對(duì)訂單集分批，同時(shí)達(dá)到同一訂單零部件完工時(shí)間基本一致、訂單按時(shí)完工交貨這兩個(gè)目的是一項(xiàng)困難的任務(wù)。
[0004]曾敏在“大規(guī)模定制關(guān)鍵問(wèn)題建模與應(yīng)用研究”，華中科技大學(xué)，2011中針對(duì)柔性生產(chǎn)線的多目標(biāo)優(yōu)化批調(diào)度問(wèn)題，提出了一種平行機(jī)繼列分批調(diào)度模式Pm|s-batch|Cmax。設(shè)計(jì)了自適應(yīng)元胞粒子群多目標(biāo)優(yōu)化算法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于使用元胞自動(dòng)機(jī)進(jìn)行變異搜索，提高了尋優(yōu)能力。在實(shí)際應(yīng)用中，利用瓶頸分解法有效降低了多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的維數(shù)，采用科學(xué)可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了群智能優(yōu)化的進(jìn)化過(guò)程的可視化顯示，進(jìn)行了各種組合參數(shù)設(shè)置的比較研究，找出了較優(yōu)的基于黃金分割理論的權(quán)值設(shè)置參數(shù)，減少了參數(shù)設(shè)置的隨意性和經(jīng)驗(yàn)性。解決了大規(guī)模定制生產(chǎn)方式的調(diào)度難題，實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)方式向大規(guī)模定制生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。但是，該方法在采用自適應(yīng)元胞粒子群算法求解平行機(jī)繼列分批多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，不能解決同一訂單的零部件完工時(shí)間差異顯著問(wèn)題。陳亞絨，管在林，彭運(yùn)芳，邵新宇在“面向大規(guī)模定制的瓶頸成組調(diào)度啟發(fā)式方法研究”，中國(guó)機(jī)械工程第21卷第八期，2010年四月中分析了大規(guī)模定制生產(chǎn)模式的產(chǎn)品生產(chǎn)特征，描述了面向大規(guī)模定制的模塊工件成組調(diào)度問(wèn)題，提出了以識(shí)別瓶頸工序?yàn)榛A(chǔ)的最小化加權(quán)拖期成組調(diào)度啟發(fā)式方法，實(shí)現(xiàn)了單條生產(chǎn)線上生產(chǎn)成本與交貨期的優(yōu)化。實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的調(diào)度結(jié)果表明，與模塊單批調(diào)度和完全批成組調(diào)度方法相比較，基于瓶頸的最小化加權(quán)拖期模塊成組調(diào)度啟發(fā)式方法更可行、更有效。但是，該方法未考慮到產(chǎn)品的分批問(wèn)題，不能適用于多生產(chǎn)線、多批次的生產(chǎn)環(huán)境。顧恒平，單汨源，蒲黎達(dá)在“大規(guī)模定制企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題研究”，工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)第25卷第11期中在定制點(diǎn)分離思想基礎(chǔ)上，對(duì)大規(guī)模定制調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了零件加工的成組作業(yè)族、基于JIT思想的小批量作業(yè)組和產(chǎn)品組裝的同工序同物料的物料限制滿足的生產(chǎn)調(diào)度策略，解決了零件加工作業(yè)調(diào)度問(wèn)題和產(chǎn)品組裝作業(yè)調(diào)度問(wèn)題。但是，他們未對(duì)訂單優(yōu)化組批進(jìn)行分析研究，而且其方法所描述的產(chǎn)品生產(chǎn)特征與個(gè)性化家具大規(guī)模定制的生產(chǎn)特征不完全吻合，不能有效應(yīng)用于個(gè)性化家具大規(guī)模定制生產(chǎn)的分批調(diào)度。
[0005]以上方法都是單方面對(duì)大規(guī)模定制產(chǎn)品生產(chǎn)效率進(jìn)行優(yōu)化，在個(gè)性化家具大規(guī)模定制生產(chǎn)環(huán)境下，它們不能同時(shí)解決同一訂單的零部件完工時(shí)間差異顯著問(wèn)題和訂單交貨期的優(yōu)化問(wèn)題?，F(xiàn)有分批調(diào)度研究主要集中在半導(dǎo)體加熱爐生產(chǎn)線、鋼鐵工業(yè)熱軋加熱爐生產(chǎn)線、電信交貨機(jī)的數(shù)據(jù)包調(diào)度、網(wǎng)格計(jì)算任務(wù)調(diào)度、物流配送中心調(diào)度等領(lǐng)域，但是，在個(gè)性化家具大規(guī)模定制生產(chǎn)環(huán)境下關(guān)于分批調(diào)度的研究并不成熟。為解決上述問(wèn)題，必須針對(duì)個(gè)性化家具大規(guī)模定制生產(chǎn)調(diào)度發(fā)明新的分批調(diào)度方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種解決了同一訂單零部件完工時(shí)間差異顯著問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了訂單交貨期的優(yōu)化，有助于家具企業(yè)對(duì)定制訂單集進(jìn)行優(yōu)化組批，提高生產(chǎn)效率的實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，包括有如下步驟:
[0008]I)按交貨期的先后對(duì)訂單集進(jìn)行排序；
[0009]2)截取第k個(gè)序列的訂單集；
[0010]3)獲取訂單集的訂單和零部件信息；
[0011]4)運(yùn)用元胞粒子群算法對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化分批，獲得零部件的最優(yōu)分批結(jié)果。
[0012]本發(fā)明提供一種利用元胞粒子群算法實(shí)現(xiàn)個(gè)性化家具大規(guī)模定制繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，目的是在個(gè)性化家具大規(guī)模定制生產(chǎn)環(huán)境下，對(duì)訂單集進(jìn)行分批優(yōu)化，解決目前家具企業(yè)生產(chǎn)中同一訂單的零部件完工時(shí)間差異顯著問(wèn)題和定單交貨期的優(yōu)化問(wèn)題，為家具企業(yè)組織生產(chǎn)提供了支持。本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在:目前個(gè)性化家具大規(guī)模定制企業(yè)安排訂單組織生產(chǎn)時(shí)，各條生產(chǎn)線分批、批內(nèi)排序不科學(xué)導(dǎo)致同一訂單的零部件完工時(shí)間差異顯著、訂單不能按時(shí)交貨。針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題，如何在各加工環(huán)節(jié)進(jìn)行分批優(yōu)化，同時(shí)解決同一訂單的零部件完工時(shí)間差異顯著問(wèn)題和訂單交貨期的優(yōu)化問(wèn)題構(gòu)成了本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)。本發(fā)明在封邊、鉆孔環(huán)節(jié)，利用元胞粒子群算法對(duì)零部件進(jìn)行分批優(yōu)化及批內(nèi)加工順序優(yōu)化，達(dá)到了同一訂單零部件完工時(shí)間基本一致和訂單按時(shí)完工交貨兩個(gè)目的。本發(fā)明對(duì)個(gè)性化家具大規(guī)模定制企業(yè)的高效生產(chǎn)具有重要應(yīng)用意義。本發(fā)明是一種方便實(shí)用的實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為發(fā)明總體流程圖；
[0014]圖2為封邊、鉆孔環(huán)節(jié)零部件分批流程圖；
[0015]圖3為分批器中零部件分批排序原理圖；
[0016]圖4為元胞粒子群算法實(shí)施圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例:
[0018]本發(fā)明的核心內(nèi)容是如何運(yùn)用元胞粒子群算法對(duì)個(gè)性化家具大規(guī)模定制分批優(yōu)化。本發(fā)明結(jié)合元胞粒子群算法和個(gè)性化家具大規(guī)模定制生產(chǎn)特征，將元胞內(nèi)部信息看作訂單零部件位置，元胞間的順序看作訂單的加工順序。
[0019]元胞粒子群的特點(diǎn):按照元胞粒子群利用交叉操作完成算法的速度更新和位置更新并采用有效的鄰域結(jié)構(gòu)對(duì)粒子進(jìn)行局部搜索。如果將粒子群看作一種元胞模型，每個(gè)粒子只與通過(guò)鄰居函數(shù)確定的鄰居進(jìn)行信息交流，這樣會(huì)使得信息在種群中的傳播變慢，有助于保持種群的多樣性，探索搜索空間，并充分挖掘每個(gè)粒子的局部信息。
[0020]本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:
[0021]車間共有P條流水線，P的索引為[1，2，3，……，P]，每條流水線上有裁板、封邊、鉆孔機(jī)器各一臺(tái)，每個(gè)零部件必須依次經(jīng)過(guò)裁板、封邊、鉆孔工序加工，并且分配到某生產(chǎn)線上的零部件只能在該生產(chǎn)線上加工，直至經(jīng)過(guò)三道工序加工完成。假設(shè)有I個(gè)訂單，先按訂單的交貨順序從小到大排序，并截取訂單，賦予序列I~k，每一序列中限制零部件數(shù)目Q，且交貨順序大致相同。例:若訂單I中零部件的數(shù)目為M1，訂單2中零部件的數(shù)目為M2,Mi+M2〈 = Q，則1、2訂單組成序列I。每一序列進(jìn)行裁板后整體轉(zhuǎn)移到封邊、鉆孔工序。取第k序列。
[0022](I)將第k序列中的零部件按訂單分類，并隨機(jī)生成訂單位置數(shù)據(jù)；
[0023](2)每個(gè)零部件的每道工序的加工時(shí)間均已確定，為(Imin，Imax)；
[0024](3)將訂單按位置數(shù)據(jù)從小到大排序，訂單內(nèi)部按零部件加工時(shí)間tpxd從小到大排列。將零部件按從左到右的順序填入P個(gè)批次內(nèi)，直到零部件填完，一次分批結(jié)束，得到一個(gè)解E1 ； [0025](4)設(shè)總循環(huán)次數(shù)為H，取初始循環(huán)為h = I，每重復(fù)一次⑴~(4)，h = h+Ι，直到h = H，分批結(jié)束，可以得到H個(gè)解E1~Eh，即H個(gè)粒子。
[0026](5)將H個(gè)粒子E1~Eh定義為初始種群，對(duì)初始種群中粒子進(jìn)行初始化，并隨機(jī)生成訂單的位置數(shù)據(jù)；
[0027](6)元胞變異迭代粒子種群，更新粒子代數(shù)。
[0028](7)迭代完成，得到最優(yōu)解，對(duì)應(yīng)粒子分批排序方法為最佳分批。
[0029]本發(fā)明【具體實(shí)施方式】如下:
[0030]步驟1:按交貨期的先后對(duì)訂單集進(jìn)行排序；
[0031]步驟2:截取第k個(gè)序列的訂單集；
[0032]步驟3:獲取訂單集的訂單和零部件信息；
[0033]步驟4:運(yùn)用元胞粒子群算法對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化分批，獲得零部件的最優(yōu)分批結(jié)
果O
[0034]4.1:輸入訂單集的訂單和零部件信息；
[0035]4.2:賦予訂單位置數(shù)據(jù)，訂單的位置數(shù)據(jù)按從大到小進(jìn)行排序，同時(shí)訂單內(nèi)部零件按照時(shí)間從小到大排序；
[0036]4.3:對(duì)零部件進(jìn)行分批；
[0037]①設(shè)定零件個(gè)數(shù)M個(gè)。總批次P，第P批第X個(gè)零件的加工時(shí)間為tpx，初始化參數(shù)，零件索引m = 1，列索引X = 0，行索引p = l;
[0038]②如果P < P, tpx = tm, m = m+1, p = p+1,否則 x = x+1, p = I ；
[0039]③如果m≤M，轉(zhuǎn)步驟4.否則就輸出粒子的分批結(jié)果；[0040]4.4:運(yùn)用元胞粒子群算法獲取最優(yōu)分批結(jié)果。
[0041]①初始化種群個(gè)數(shù)H, h = I ；
[0042]②獲取步驟4.3的分批結(jié)果；
[0043]③計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，其特征在于包括有如下步驟: 1)按交貨期的先后對(duì)訂單集進(jìn)行排序； 2)截取第k個(gè)序列的訂單集； 3)獲取訂單集的訂單和零部件信息； 4)運(yùn)用元胞粒子群算法對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化分批，獲得零部件的最優(yōu)分批結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，其特征在于上述步驟4)的方法包括如下步驟: 41)輸入訂單 集的訂單和零部件信息； 42)賦予訂單位置數(shù)據(jù)，訂單的位置數(shù)據(jù)按從大到小進(jìn)行排序，同時(shí)訂單內(nèi)部零件按照時(shí)間從小到大排序； 43)對(duì)零部件進(jìn)行分批； 44)運(yùn)用元胞粒子群算法獲取最優(yōu)分批結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，其特征在于上述步驟43)的分批方法包括如下步驟: 431)設(shè)定零件個(gè)數(shù)M個(gè)?？偱蜳，第P批第X個(gè)零件的加工時(shí)間為tpx，初始化參數(shù)，零件索引m = 1，列索引X = O，行索引p=l;
432)如果P < P, tpx = tm, m = m+1, p = p+1,否則 x = x+1, p = I ； 433)如果m< M，轉(zhuǎn)步驟44)，否則就輸出粒子的分批結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，其特征在于上述步驟44)運(yùn)用元胞粒子群算法獲取最優(yōu)分批結(jié)果的方法包括如下步驟: 441)初始化粒子種群個(gè)數(shù)H; 442)獲取步驟4.3的分批結(jié)果； 443)計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)^
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，其特征在于上述步驟441)初始化種群個(gè)數(shù)H= I。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)定制家具繼列分批調(diào)度優(yōu)化的方法，其特征在于上述步驟445)初始化迭代次數(shù)K = I。
【文檔編號(hào)】G06N3/00GK103984985SQ201410165203
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】李志 , 陳新, 孫盛, 陳新度, 劉強(qiáng), 王小軍, 葉東東, 陳小奇, 陳海燕 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)