一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法

專利名稱：一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是一種專門針對(duì)復(fù)雜制造系統(tǒng)的生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行跟蹤(或提取)的方法。

背景技術(shù)：
制造系統(tǒng)是制造過程及其所涉及的硬件、軟件和人員所組成的一個(gè)將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或半成品的輸入輸出系統(tǒng)。制造系統(tǒng)在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或半成品的過程中，由于時(shí)間、空間的交織，形成了一張復(fù)雜的制造網(wǎng)絡(luò)從時(shí)間的角度，該系統(tǒng)包括從合同的簽訂、生產(chǎn)計(jì)劃的制定、設(shè)計(jì)、制造、裝配到售后服務(wù)；從空間的角度，該系統(tǒng)包括從企業(yè)的市場(chǎng)運(yùn)作、供應(yīng)鏈上的企業(yè)、設(shè)計(jì)部門、制造部門、裝配部門到售后服務(wù)部門；從合同的角度，該系統(tǒng)包括多個(gè)合同在企業(yè)內(nèi)部執(zhí)行的情況。特別是制造加工和裝配生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不僅與制造生產(chǎn)人員相關(guān)，而且與制造設(shè)備和生產(chǎn)線能力密切相關(guān)，且由于很多產(chǎn)品采用邊設(shè)計(jì)邊生產(chǎn)的方式，設(shè)計(jì)和制造生產(chǎn)之間存在著多次反復(fù)，就形成了一張更大更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)之間又相互交錯(cuò)，任何一個(gè)合同設(shè)計(jì)制造任務(wù)的變動(dòng)將對(duì)整個(gè)制造網(wǎng)絡(luò)中許多訂單形成影響。隨著個(gè)性化需求的日益增加，由此催生的大批量定制生產(chǎn)(MassCustomization，以下簡(jiǎn)稱MC)已經(jīng)成為今后制造系統(tǒng)的發(fā)展方向，而大批量定制生產(chǎn)也導(dǎo)致越來越多的大規(guī)模復(fù)雜制造系統(tǒng)的產(chǎn)生，如何解決這類復(fù)雜制造系統(tǒng)的生產(chǎn)任務(wù)的提取和訂單的跟蹤就成為擺在人們面前的一道難題。
為了解決上述問題，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了許多研究，也取得了不少成果。例如同濟(jì)大學(xué)李愛平等提出了一種“基于遺傳算法的可重組生產(chǎn)線調(diào)度方法(專利號(hào)200510030651.6)”該方法包括未完成的加工任務(wù)的排序和設(shè)備的分配，在工件的排序中，利用遺傳算法對(duì)一條包含一臺(tái)可移動(dòng)設(shè)備和一臺(tái)可變結(jié)構(gòu)設(shè)備的可重組生產(chǎn)線的n個(gè)未完成加工任務(wù)進(jìn)行最優(yōu)排序，得到加工任務(wù)的最優(yōu)排序，然后根據(jù)該排序進(jìn)行設(shè)備重組。重慶大學(xué)的劉飛、鄢萍等提出了一種“基于機(jī)床功率信息自動(dòng)采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的方法(專利號(hào)200710078406.1)”，該方法采用了基于機(jī)床功率信息自動(dòng)采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)，依據(jù)機(jī)床在運(yùn)行中主電動(dòng)機(jī)功率信息及信息特征和周期特征的變化與重復(fù)達(dá)到機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動(dòng)采集的目的。中國(guó)臺(tái)灣英業(yè)達(dá)股份有限公司的張文宜設(shè)計(jì)了“貨物訂單管理方法及系統(tǒng)(專利號(hào)200510089814.8)”用于管理原廠委托制造和設(shè)計(jì)實(shí)際的整體作業(yè)效率。臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司的陳儒寬；黃盟超等設(shè)計(jì)了“制造過程控制方法及系統(tǒng)(專利號(hào)200610094198.X)”，該系統(tǒng)中包括有制造過程控制模塊以及訂單管理模塊，以實(shí)現(xiàn)訂單的批次管理。韓國(guó)CJ GLS株式會(huì)社的尹熙植；閔丙圭提出了一種“利用RF-ID標(biāo)簽的寬帶電子物流系統(tǒng)及其方法(專利號(hào)200510103361.X)”，利用RF-ID實(shí)現(xiàn)物流的管理。鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司的蔡銘芳設(shè)計(jì)了一種“訂單管理系統(tǒng)及方法(專利號(hào)02149765.6)”用于管理產(chǎn)品的價(jià)格和銷售的訂單。日本三菱電線工業(yè)株式會(huì)社的藤原覺等研制了一種“進(jìn)度顯示裝置及其使用它的制造數(shù)量顯示方法(專利號(hào)200810009044.5)，用于顯示作業(yè)者作業(yè)的進(jìn)度狀況的進(jìn)度顯示裝置。
從上述研究現(xiàn)狀可看出國(guó)內(nèi)外學(xué)者在生產(chǎn)任務(wù)的提取和合同的跟蹤方面雖然取得了一定的成績(jī)，但上述各方面的研究都缺乏對(duì)復(fù)雜制造系統(tǒng)從微觀(結(jié)點(diǎn))到宏觀(制造系統(tǒng))全過程的生產(chǎn)進(jìn)度提取和合同跟蹤問題的研究，另外，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的生產(chǎn)任務(wù)提取和合同跟蹤方法還未見報(bào)道。而對(duì)于復(fù)雜制造系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度的有效提取和合同實(shí)時(shí)跟蹤可確保合同高效執(zhí)行。


發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)定制型企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)度提取和合同跟蹤困難的問題，以及現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提出一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型——制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜制造系統(tǒng)的生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)提取。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法，其特征在于，將制造網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部門、車間、工段和工人作為結(jié)點(diǎn)，利用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行所述結(jié)點(diǎn)的歸一化處理，建立基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型——制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP，該網(wǎng)絡(luò)由任務(wù)分派網(wǎng)、任務(wù)完成反饋網(wǎng)、純粹信息傳遞網(wǎng)互聯(lián)和交織而成；通過演化算法，提取基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)進(jìn)度。
進(jìn)一步，本發(fā)明基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法，具體實(shí)現(xiàn)包括如下步驟 步驟1建立基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的生成規(guī)則；所述信息傳播關(guān)系網(wǎng)的生成規(guī)則包括 生成ISRNMP中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)模型 結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)ij(c，A[k]，Te[k]，Num[k]，Des[k])表示在第c個(gè)合同中i結(jié)點(diǎn)作為源點(diǎn)，j結(jié)點(diǎn)作為宿點(diǎn)，i結(jié)點(diǎn)分派任務(wù)或完成任務(wù)或純粹的信息傳遞給j結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為有向線段的權(quán)值，其中 i，j表示結(jié)點(diǎn)的編號(hào)，i，j＝1，2，……，N； c表示第c個(gè)合同單號(hào)，c＝1，2，……，m； k表示c個(gè)合同中1→j結(jié)點(diǎn)之間的任務(wù)，k＝1，2，……，m； A[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)的屬性，其中 A(k)＝x表示第k個(gè)任務(wù)為只是簡(jiǎn)單信息傳遞，沒有任務(wù)的分派； A(k)＝y(tǒng)表示第k個(gè)任務(wù)不僅為信息傳遞，且是任務(wù)的分派； A(k)＝z表示第k個(gè)任務(wù)不僅為信息傳遞，且是任務(wù)完成情況的反饋； Te[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)完成單件所需的額定時(shí)間，其中 Te[k]＝信息的時(shí)效時(shí)間，即信息的有效時(shí)間，當(dāng)A(k)＝x； Te[k]＝第k個(gè)任務(wù)完成單件所需的額定時(shí)間，當(dāng)A(k)＝y(tǒng)，z； Num[k，t]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)需要(已)完成件數(shù)；其中 Num[k，t]＝0，當(dāng)A(k)＝x； Num[k，t]＝第k個(gè)任務(wù)完成需要完成的件數(shù)，當(dāng)A(k)＝y(tǒng)； Num[k，t]＝第k個(gè)任務(wù)完成已需要完成的件數(shù)，當(dāng)A(k)＝z； Des[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間任務(wù)或信息的描述； 任務(wù)分派網(wǎng)的生成規(guī)則 根據(jù)合同逐級(jí)分派任務(wù)，將合同的起始結(jié)點(diǎn)作為源點(diǎn)，將發(fā)送信息到的結(jié)點(diǎn)作為宿點(diǎn)，并通過一個(gè)有向的線段連接起來，其中箭頭指向宿點(diǎn)；依此，逐級(jí)向下分派任務(wù)，根據(jù)任務(wù)的分派情況將各個(gè)結(jié)點(diǎn)用有向線段相連，建立任務(wù)分派網(wǎng)；并對(duì)任務(wù)分派網(wǎng)的各個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行賦值，其中Lij的A(k)＝y(tǒng)； 任務(wù)完成反饋網(wǎng)的生成規(guī)則 將任務(wù)的完成結(jié)點(diǎn)作為源點(diǎn)，任務(wù)的分派結(jié)點(diǎn)作為宿點(diǎn)，將源點(diǎn)和宿點(diǎn)連接起來，方向指向宿點(diǎn)，這樣連接起來形成的網(wǎng)絡(luò)即為任務(wù)完成反饋網(wǎng)；并可根據(jù)Lij的生成規(guī)則，給Lij中的各項(xiàng)賦值，此時(shí)A(k)＝z； 純粹信息傳遞網(wǎng)的生成規(guī)則 為了保證信息的暢通，經(jīng)常會(huì)將一些相關(guān)的信息傳遞到相關(guān)的部門，而這些信息并不具有任務(wù)下達(dá)和反饋的性質(zhì)；此時(shí)信息傳遞方為源點(diǎn)，接受方就為宿點(diǎn)，將源點(diǎn)和宿點(diǎn)連接起來，方向指向宿點(diǎn)，并可根據(jù)Lij的生成規(guī)則，給Lij中的各項(xiàng)賦值，此時(shí)A(k)＝x，將這樣的結(jié)點(diǎn)連接起來就形成了純粹信息傳遞網(wǎng)； 步驟2建立基于步驟1的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的演化規(guī)則所述制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的演化模型包括 完成率模型所述完成率模型中包含了結(jié)點(diǎn)處于不同階段時(shí)期的計(jì)算模型 (1)工位完成率模型本模型中FE s(c，i，j，t)為合同c中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)在t時(shí)刻任務(wù)完成率 FEs(c，i.j.t)＝1 |Lij.A[k]＝y(tǒng) (G2) 式中Lij.Num[k，t]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中Num[k，t]的值； Lij.Te[k]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中Te[k，t]的值； Lij.A[k]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中A[k]的值； 工位完成率模型的含義為將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)與所有的j工位完成i結(jié)點(diǎn)的任務(wù)進(jìn)行匹配，然后將所有t時(shí)刻之前的j工位完成i結(jié)點(diǎn)的任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分子；將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分母，其計(jì)算的結(jié)果就為合同c中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)在t時(shí)刻任務(wù)完成率； (G2)式中將純粹信息傳遞網(wǎng)中的完成率固定為1； (2)工段完成率模型本模型中P(c，i/j，t)為合同c中t時(shí)刻之前在j結(jié)點(diǎn)在完成i結(jié)點(diǎn)委派的任務(wù)之后i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的條件概率； 上式的含義為將所有t時(shí)刻之前，第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j結(jié)點(diǎn)任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分子，將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給所有下級(jí)結(jié)點(diǎn)的任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分母，其計(jì)算結(jié)果為在t時(shí)刻時(shí)合同c中在j結(jié)點(diǎn)在完成i結(jié)點(diǎn)委派的任務(wù)之后i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的條件概率；此模型還可以用于計(jì)算車間完成率； (3)定單完成率模型Fm(c，i，t)為i結(jié)點(diǎn)在t時(shí)刻完成合同c中的任務(wù)的完成率 任務(wù)完成的不確定度模型H(c，i，t)為合同c中t時(shí)刻之前i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的不確定度 H(c，i，t)＝-[(0.5+Fm(c，i，t)/2)×log(0.5+Fm(c，i，t)/2) +(0.5-Fm(c，i，t)/2)×log(0.5-Fm(c，i，t)/2)] 式中l(wèi)og是以2為底的對(duì)數(shù)； 步驟3在步驟1建立的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的基礎(chǔ)上，通過步驟2中建立的演化模型提取合同的生產(chǎn)進(jìn)度 合同生產(chǎn)進(jìn)度提取的過程是確定合同c處于制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP中的演化周期nT，利用完成率模型計(jì)算定單的任務(wù)完成率，并利用任務(wù)完成的不確定度模型來計(jì)算合同的完成任務(wù)不確定度，通過合同的完成率和完成任務(wù)的不確定度來判斷合同的生產(chǎn)進(jìn)度； 其中，任務(wù)完成率的統(tǒng)計(jì)過程是先利用所述步驟2中的工位完成率模型計(jì)算每個(gè)工人完成率，再利用所述步驟2中的工段完成率模型計(jì)算每個(gè)工段完成率和每個(gè)車間完成率，最后利用所述步驟2中的定單完成模型來計(jì)算每個(gè)定單的任務(wù)完成率。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果 (I)本發(fā)明通過建立一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型——制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)，該網(wǎng)絡(luò)由任務(wù)分派網(wǎng)、任務(wù)完成反饋網(wǎng)、純粹信息傳遞網(wǎng)互聯(lián)和交織而成，給出了ISRNMP的演化算法，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜制造系統(tǒng)的生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)跟蹤(或提取)。
(II)本發(fā)明方法除可以有效解決制造過程存在的多源異構(gòu)信息帶來的生產(chǎn)進(jìn)度提取中困難的問題，還可利用該方法的原理，為制造過程生產(chǎn)進(jìn)度的可視化監(jiān)控，提供一種直觀的可視化工具，有較好的應(yīng)用前景。
(III)本發(fā)明能解決復(fù)雜制造系統(tǒng)從微觀(結(jié)點(diǎn))到宏觀(制造系統(tǒng))全過程的生產(chǎn)進(jìn)度提取和合同跟蹤問題，通過工人、工位、車間和合同的完成率情況，可掌握整個(gè)制造系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)合同的全程跟蹤。



圖1是本發(fā)明制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)示意圖； 圖2是本發(fā)明對(duì)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)的生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行提取的流程圖； 圖3是本發(fā)明提取方法的任務(wù)分派流程圖； 圖4是本發(fā)明提取方法的任務(wù)完成反饋流程圖； 圖5是本發(fā)明提取方法的任務(wù)反饋完成率計(jì)算方法流程圖； 圖6是本發(fā)明提取方法的任意結(jié)點(diǎn)的演化過程示意圖； 圖7是本發(fā)明中一種實(shí)施例的合同c完成走勢(shì)圖其中(a)是工段9的3個(gè)工人的任務(wù)完成進(jìn)度走勢(shì)圖；(b)是車間6的3個(gè)工段任務(wù)完成進(jìn)度走勢(shì)圖；(c)是合同c各車間任務(wù)完成進(jìn)度走勢(shì)圖；(d)合同c的任務(wù)完成進(jìn)度走勢(shì)圖； 圖8是本發(fā)明一種實(shí)施例的合同c執(zhí)行過程中的不確定度走勢(shì)圖其中(a)是車間6的3個(gè)工段任務(wù)完成不確定度走勢(shì)圖；(b)是合同c各車間任務(wù)完成不確定度走勢(shì)圖；(c)是合同c的任務(wù)完成不確定度走勢(shì)圖； 圖9是本發(fā)明一種實(shí)施例中某合同c執(zhí)行過程中ISRNMP的演化過程中不同時(shí)刻的走勢(shì)圖其中(a)是T1時(shí)刻；(b)是T2時(shí)刻；(c)是T4時(shí)刻；(d)是T5時(shí)刻；(e)是T6時(shí)刻；(f)是T7時(shí)刻。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度提取和跟蹤方法。首先建立基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型——制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)，該網(wǎng)絡(luò)由任務(wù)分派網(wǎng)、任務(wù)完成反饋網(wǎng)、純粹信息傳遞網(wǎng)互聯(lián)和交織而成，包括生成ISRNMP結(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以形成任務(wù)分派網(wǎng)、任務(wù)完成反饋網(wǎng)、純粹信息傳遞網(wǎng)的生成機(jī)制；其次，生成基于制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)的任務(wù)完成率和任務(wù)完成的不確定度，來描述制造任務(wù)的完成情況；基于上述規(guī)則，給出ISRNMP的演化算法，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法。
本發(fā)明基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法，具體步驟包括 步驟1建立基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(簡(jiǎn)稱ISRNMP)的生成機(jī)制； 由于復(fù)雜制造系統(tǒng)涉及到不同的時(shí)間、空間、人員、物料、合同等，因此整個(gè)制造系統(tǒng)由于這些眾多因素的影響而變得非常復(fù)雜，必須理清研究問題的主線。為此，本發(fā)明采用了一種新的方法，即將制造系統(tǒng)中涉及的人員(或機(jī)臺(tái))、工段、車間等作為結(jié)點(diǎn)，以承載制造過程中合同信息、生產(chǎn)進(jìn)度信息、以及物流和資金流的廣義信息流(InformationFlow)來作為復(fù)雜制造系統(tǒng)信息交流的紐帶。通過上述的簡(jiǎn)化，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)就可以簡(jiǎn)化成一種具有點(diǎn)、線結(jié)構(gòu)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)。這種隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)稱為制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(information spreading relationship network in manufactory process，ISRNMP)。
本發(fā)明方法在建立制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)的生成機(jī)制時(shí)，又分為了以下四個(gè)步驟 步驟1.1，生成ISRNMP中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)模型 定義結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)模型為L(zhǎng)ij(c，A[k]，Te[k]，Num[k]，Des[k])Lij表示在第c個(gè)合同中i結(jié)點(diǎn)作為源點(diǎn)，j結(jié)點(diǎn)作為宿點(diǎn)，i結(jié)點(diǎn)分派任務(wù)(或完成任務(wù)、或純粹的信息傳遞)給j結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的為有向線段的權(quán)值，其中 i，j表示結(jié)點(diǎn)的編號(hào)，i，j＝1，2，……，N； c表示第c個(gè)合同單號(hào)，c＝1，2，……，m； k表示c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間的任務(wù)，k＝1，2，……，m； A[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)的屬性，其中 A(k)＝x表示第k個(gè)任務(wù)為只是簡(jiǎn)單信息傳遞，沒有任務(wù)的分派； A(k)＝y(tǒng)表示第k個(gè)任務(wù)不僅為信息傳遞，且是任務(wù)的分派； A(k)＝z表示第k個(gè)任務(wù)不僅為信息傳遞，且是任務(wù)完成情況的反饋； Te[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)完成單件所需的額定時(shí)間，其中 Te[k]＝信息的時(shí)效時(shí)間，即信息的有效時(shí)間，當(dāng)A(k)＝x； Te[k]＝第k個(gè)任務(wù)完成單件所需的額定時(shí)間，當(dāng)A(k)＝y(tǒng)，z； Num[k，t]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)需要(已)完成件數(shù)；其中 Num[k，t]＝0，當(dāng)A(k)＝x； Num[k，t]＝第k個(gè)任務(wù)完成需要完成的件數(shù)，當(dāng)A(k)＝y(tǒng)； Num[k，t]＝第k個(gè)任務(wù)完成已需要完成的件數(shù)，當(dāng)A(k)＝z； Des[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間任務(wù)或信息的描述； 本方法中的x、y和z的值為不相等的常數(shù)，可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，如x＝0，y＝1，z＝2。
步驟1.2，根據(jù)步驟1.1建立的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來建立任務(wù)分派網(wǎng)的生成規(guī)則 如圖1和圖3所示，根據(jù)企業(yè)工作流，首先市場(chǎng)部根據(jù)企業(yè)簽訂的合同情況將相關(guān)的信息發(fā)送到部門(或人)，實(shí)際上是將任務(wù)指派給了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部，這樣就將合同簽訂的市場(chǎng)部(或人員)作為一個(gè)源點(diǎn)，而將發(fā)送信息到的部門為宿點(diǎn)，并通過一個(gè)有向的線段連接起來，其中箭頭指向宿點(diǎn)。生產(chǎn)部、設(shè)計(jì)部在完成了自身的任務(wù)之后會(huì)將相關(guān)生產(chǎn)制造任務(wù)的信息下發(fā)車間，這樣就可將生產(chǎn)部作為源點(diǎn)，各車間作為宿點(diǎn)，將各結(jié)點(diǎn)連接起來；以同樣的方法，可將車間下達(dá)工段、人員甚至設(shè)備連接起來。圖1中，實(shí)際上只畫出了從市場(chǎng)部到計(jì)劃部、到車間、工段、工人的任務(wù)信息傳遞的部分情況，圖1的生成實(shí)際上可以結(jié)合企業(yè)的產(chǎn)品樹和生產(chǎn)部門的任務(wù)安排情況(包括生產(chǎn)計(jì)劃和作業(yè)計(jì)劃)，生成各結(jié)點(diǎn)，且給Lij數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各項(xiàng)賦值(此時(shí)A(k)＝y(tǒng))。
而對(duì)于生產(chǎn)任務(wù)已經(jīng)下發(fā)，但在制造過程中常發(fā)現(xiàn)存在著設(shè)計(jì)問題，需要設(shè)計(jì)部門進(jìn)行修改的情況，這時(shí)車間將會(huì)把要求設(shè)計(jì)更改的通知傳送給設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)部門，此時(shí)，車間就為源點(diǎn)、生產(chǎn)計(jì)劃部就為宿點(diǎn)。為簡(jiǎn)化此種情況沒有在圖1中體現(xiàn)。
步驟1.3，根據(jù)步驟1.1建立的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來建立任務(wù)完成反饋網(wǎng)的生成規(guī)則 參見圖1和圖4，在任務(wù)下達(dá)之后，各單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際任務(wù)的執(zhí)行情況，將信息反饋給上級(jí)主管部門，一般來說就是任務(wù)的分派部門。此時(shí)任務(wù)的完成部門為源點(diǎn)，任務(wù)的分派部門就為宿點(diǎn)，將源點(diǎn)和宿點(diǎn)連接起來，方向指向宿點(diǎn)，并可根據(jù)Lij的定義，給Lij中的各項(xiàng)值賦值，此時(shí)A(k)＝z，將這樣的結(jié)點(diǎn)連接起來就形成了任務(wù)完成反饋網(wǎng)。圖1中只畫出了部分反饋路徑。
步驟1.4，根據(jù)步驟1.1建立的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來建立純粹信息傳遞網(wǎng)的生成規(guī)則 為了保證信息的暢通，經(jīng)常會(huì)將一些相關(guān)的信息傳遞到相關(guān)的部門，而這些信息并不具有任務(wù)下達(dá)和反饋的性質(zhì)。此時(shí)信息傳遞方為源點(diǎn)，接受方就為宿點(diǎn)，將源點(diǎn)和宿點(diǎn)連接起來，方向指向宿點(diǎn)，并可根據(jù)Lij的生成規(guī)則，給Lij中的各項(xiàng)值賦值(此時(shí)A(k)＝x)，將這樣的結(jié)點(diǎn)連接起來就形成了任務(wù)完成反饋網(wǎng)。同樣圖1中也只畫出了部分信息傳遞路徑。
制造網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是上述三張網(wǎng)絡(luò)交織在一起形成的一張復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。因此，本發(fā)明首先是用數(shù)學(xué)語言來模擬了實(shí)際生產(chǎn)過程中的復(fù)雜制造網(wǎng)絡(luò)，并將復(fù)雜制造網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類，并細(xì)化為任務(wù)分派網(wǎng)、任務(wù)完成反饋網(wǎng)和純粹信息傳遞網(wǎng)，以為復(fù)雜制造網(wǎng)絡(luò)中生產(chǎn)合同的生產(chǎn)進(jìn)度的跟蹤或提取提供基礎(chǔ)信息保證。
步驟2建立基于步驟1的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)的演化模型 由于步驟1中所生成的信息傳播關(guān)系網(wǎng)只是根據(jù)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程和產(chǎn)品樹所生成的一個(gè)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，而實(shí)際的制造網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)；因此，所建立的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISNMP也應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)，才能與實(shí)際的制造網(wǎng)相匹配和對(duì)應(yīng)。
為了真實(shí)反映實(shí)際制造網(wǎng)的動(dòng)態(tài)變化情況，本發(fā)明對(duì)實(shí)際制造網(wǎng)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了歸納總結(jié)，進(jìn)行歸一化，建立了完成率、任務(wù)完成的不確定度和結(jié)點(diǎn)刪除機(jī)制的模型。
(一)完成率模型 完成率模型中包含了結(jié)點(diǎn)處于不同工位、不同工段、不同合同的完成率模型。
(1)工位完成率模型本模型中FE s(c，i，j，t)為合同c中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)在t時(shí)刻任務(wù)完成率 FEs(c，i.j.t)＝1 |Lij.A[k]＝y(tǒng) (G2) (G1)式中Lij.Num[k，t]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中Num[k，t]的值； Lij.Te[k]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中Te[k，t]的值； Lij.A[k]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中A[k]的值； (G1)式的含義為將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)與所有的j工位完成i結(jié)點(diǎn)的任務(wù)進(jìn)行匹配，然后將所有t時(shí)刻之前的j工位完成i結(jié)點(diǎn)的任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分子；將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分母，其計(jì)算的結(jié)果就為合同c中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)在t時(shí)刻任務(wù)完成率。
(G2)式中將純粹信息傳遞網(wǎng)中的完成率固定置1。
(2)工段完成率模型本模型中P(c，i/j，t)為合同c中t時(shí)刻之前在j結(jié)點(diǎn)在完成i結(jié)點(diǎn)委派的任務(wù)之后i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的條件概率。
上式的含義為將所有t時(shí)刻之前，第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j結(jié)點(diǎn)任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分子，將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給所有下級(jí)結(jié)點(diǎn)的任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分母，其計(jì)算結(jié)果為在t時(shí)刻時(shí)合同c中在j結(jié)點(diǎn)在完成i結(jié)點(diǎn)委派的任務(wù)之后i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的條件概率。
(3)合同完成率模型Fm(c，i，t)為i結(jié)點(diǎn)在t時(shí)刻完成合同c中的任務(wù)的完成率。
在實(shí)際提取進(jìn)度的過程中需要計(jì)算合同的任務(wù)完成率。任務(wù)完成率統(tǒng)計(jì)過程是，參見圖4，先利用公式G1計(jì)算每個(gè)工人完成率，再利用公式G3計(jì)算每個(gè)工段完成率和每個(gè)車間完成率，最后利用公式G4計(jì)算每個(gè)合同的完成率。
(二)任務(wù)完成的不確定度模型 實(shí)際情況下，在考慮任務(wù)在完成情況時(shí)不僅可以用完成率來衡量，同時(shí)還可以通過任務(wù)完成的不確定度來考慮。為此，本發(fā)明根據(jù)二元熵函數(shù)的性質(zhì)，不確定度是一個(gè)“∩”型，為了能準(zhǔn)確地描述結(jié)點(diǎn)任務(wù)完成情況的不確定，給出如下的定義 任務(wù)完成的不確定度模型H(c，i，t)為合同c中t時(shí)刻之前i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的不確定度。
H(c，i，t)＝-[(0.5+Fm(c，i，t)/2)×log(0.5+Fm(c，i，t)/2) +(0.5-Fm(c，i，t)/2)×log(0.5-Fm(c，i，t)/2)] (G5) 式中l(wèi)og是以2為底的對(duì)數(shù)。
本模型的計(jì)算結(jié)果將隨時(shí)間從1→0之間變化，當(dāng)沒有開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，其不確定度最大，其值為1；完成之后為最小，其值為0。
(三)結(jié)點(diǎn)刪除模型 當(dāng)信息傳播關(guān)系網(wǎng)中的任務(wù)分派網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)分派的任務(wù)已經(jīng)完成，且任務(wù)的完成的情況也已經(jīng)通過任務(wù)完成反饋網(wǎng)進(jìn)行反饋，就可以刪除任務(wù)分派網(wǎng)和任務(wù)完成反饋網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)。因此，結(jié)點(diǎn)刪除模型包括如下兩類模型 (1)任務(wù)分派網(wǎng)和任務(wù)完成反饋網(wǎng)的刪除模型 在合同c的任務(wù)執(zhí)行過程中，對(duì)于某個(gè)結(jié)點(diǎn)i滿足了下列條件
或

滿足Fm(c，i，t)＝1(G7) 或

滿足H(c，i，t)＝0 (G8) 此時(shí)，i結(jié)點(diǎn)與其下級(jí)結(jié)點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、及其相關(guān)的下級(jí)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以刪除；在刪除了相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后，其相關(guān)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)連線，包括任務(wù)分派網(wǎng)和任務(wù)完成反饋網(wǎng)中的連線都一并刪除。
(2)純粹信息傳遞網(wǎng)的刪除模型 在合同c的任務(wù)執(zhí)行過程中，對(duì)于t時(shí)刻某兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間滿足以下條件
即與i結(jié)點(diǎn)相關(guān)的下級(jí)結(jié)點(diǎn)j所接受的信息就已過時(shí)，此時(shí)，就可將Lij數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)連線的刪除。
步驟3在步驟1建立的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)的基礎(chǔ)上，通過步驟2中建立的演化模型提取合同的生產(chǎn)進(jìn)度 合同生產(chǎn)進(jìn)度提取的過程是確定合同c處于ISRNMP中的演化周期nT，再調(diào)用公式G4計(jì)算合同的完成率，公式G4調(diào)用公式G3計(jì)算每個(gè)工段完成率和每個(gè)車間完成率；公式G3調(diào)用公式G1計(jì)算每個(gè)工人完成率，然后通過逐級(jí)計(jì)算和反饋，最終得到合同的完成率；同時(shí)通過任務(wù)完成的不確定度模型G5來計(jì)算合同完成的不確定度。通過合同的完成率和完成的不確定度來最終確定合同的生產(chǎn)進(jìn)度。
從ISRNMP的演化算法中，可以看出，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的任意結(jié)點(diǎn)，在t為演化周期T的整數(shù)倍時(shí)，其相應(yīng)的完成率和不確定度都將發(fā)生變化，其值就為這些結(jié)點(diǎn)在該時(shí)刻的合同c生產(chǎn)進(jìn)度。對(duì)于某個(gè)結(jié)點(diǎn)i，將其0、1T、2T、……、nT時(shí)刻的完成率和不確定度收集起來，就可形成i結(jié)點(diǎn)生產(chǎn)進(jìn)度隨時(shí)間變化的情況圖。
參見圖6，利用本發(fā)明在提取某合同的生產(chǎn)進(jìn)度時(shí)，由于本發(fā)明利用信息關(guān)系網(wǎng)絡(luò)來模擬實(shí)際生產(chǎn)和制造過程，因此，只需提取本發(fā)明中所建立的信息關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中的某結(jié)點(diǎn)的完成率和完成不確定率即可。獲取某結(jié)點(diǎn)進(jìn)度的過程是 1)檢查有無信息傳播到該結(jié)點(diǎn)，若沒有則結(jié)束； 2)檢查該結(jié)點(diǎn)的A(k)是否等于y，若A(k)≠y，轉(zhuǎn)如步驟5) 3)下達(dá)任務(wù)到該結(jié)點(diǎn)，并檢查該結(jié)點(diǎn)是否有子結(jié)點(diǎn)，若無子結(jié)點(diǎn)則轉(zhuǎn)入步驟1)； 4)有子結(jié)點(diǎn)則將任務(wù)下達(dá)給下一個(gè)子結(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)如步驟1)； 5)檢查結(jié)點(diǎn)的A(k)是否等于z，若A(k)＝x，則結(jié)束； 6)任務(wù)反饋到結(jié)點(diǎn)，并統(tǒng)計(jì)子結(jié)點(diǎn)的完成率和不確定度； 7)統(tǒng)計(jì)該結(jié)點(diǎn)完成率和不確定度； 8)判斷結(jié)點(diǎn)的完成率是否為1或不確定度是否為0；若是，則刪除該結(jié)點(diǎn)及其子結(jié)點(diǎn)， 9)結(jié)束。
參見圖1和圖6，采用本發(fā)明的生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法，對(duì)于某合同c的演化過程(粒度控制問題)為 ①根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍，選定ISRNMP的演化周期T，即ISRNMP網(wǎng)的刷新周期。
②在t＝0時(shí)刻，根據(jù)步驟1和步驟2中生成和演化機(jī)理，初步形成一個(gè)制造網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)各Lij數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已附有初值(若此時(shí)合同開始之時(shí)，可能只有幾個(gè)結(jié)點(diǎn))。
③在t＝iT時(shí)，從任務(wù)分派網(wǎng)中出度大于0，而入度為零的結(jié)點(diǎn)出發(fā)，即任務(wù)最初分派結(jié)點(diǎn)上開始，采用深度優(yōu)先方法，根據(jù)步驟1中的生成機(jī)理，更新任務(wù)分派網(wǎng)和純粹信息傳遞網(wǎng)；并反向利用公式(G1)～(G5)計(jì)算相應(yīng)的完成率和不確定度，更新任務(wù)完成反饋網(wǎng)，同時(shí)查找滿足式(G6)～(G9)的結(jié)點(diǎn)，根據(jù)步驟2中的刪除機(jī)制，刪除這些結(jié)點(diǎn)。
④根據(jù)演化周期T，重復(fù)上述過程③中的過程；直到任務(wù)分派網(wǎng)中出度大于0，而入度為零的結(jié)點(diǎn)的完成率為1，不確定度為0，此時(shí)關(guān)于合同c的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)就完成了它從產(chǎn)生到消亡的過程。
這里存在一個(gè)結(jié)點(diǎn)的選擇問題，可以企業(yè)本身對(duì)制造過程的控制粒度來選擇。若企業(yè)的控制粒度粗，結(jié)點(diǎn)涵蓋的任務(wù)內(nèi)涵多，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模就??；若企業(yè)的控制粒度細(xì)，結(jié)點(diǎn)涵蓋的任務(wù)內(nèi)涵少，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模就大。
本發(fā)明的具體實(shí)例如下為了驗(yàn)證上述復(fù)雜制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法的正確性，現(xiàn)以某公司的機(jī)械加工合同c(加工數(shù)量為300件)的合同執(zhí)行情況為例，考察一個(gè)合同從任務(wù)分派到合同執(zhí)行完畢的各結(jié)點(diǎn)完工率的變化情況。為了簡(jiǎn)化起見，假定該公司的生產(chǎn)過程如圖1所示，合同的執(zhí)行從計(jì)劃部(結(jié)點(diǎn)2)開始，該合同的執(zhí)行過程涉及到3個(gè)車間(車間5、車間6、車間7)，其中車間6涉及到3個(gè)工段(工段8、工段9、工段10)，其中工段9有3名工人(工人11、工人12、工人13)的制造網(wǎng)絡(luò)。其中考察周期T＝1天。額定時(shí)間Te[k]＝1天。
表1為考察周期內(nèi)計(jì)劃部(結(jié)點(diǎn)2)與各車間(車間5、車間6、車間7)的任務(wù)分配與反饋數(shù)據(jù)；表2為車間6與所屬工段任務(wù)分配與反饋數(shù)據(jù)；表3為考察周期內(nèi)工段9與工人任務(wù)分配與反饋數(shù)據(jù)；表4為根據(jù)表1、表2、表3的數(shù)據(jù)，按照式(1)—(5)計(jì)算得到的結(jié)果。圖7為根據(jù)表1—4繪制的任務(wù)完成進(jìn)度折線圖；圖8為根據(jù)式(5)繪制的合同c執(zhí)行過程中的不確定度走勢(shì)圖。
表1 計(jì)劃部與車間的任務(wù)分配與反饋
表2 某車間(結(jié)點(diǎn)6)與所屬工段任務(wù)分配與反饋
表3 某工段(結(jié)點(diǎn)9)與工人任務(wù)分配與反饋
表4 完成率和不確定度計(jì)算

圖7、圖8和表9表明，式(G1)—(G9)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)獲得的數(shù)據(jù)完全吻合，從而驗(yàn)證了這些規(guī)則和公式的正確性。從表1—表3以及圖8中可看出，由于某工人(結(jié)點(diǎn)12)生產(chǎn)效率低下，嚴(yán)重拖累了整個(gè)合同c的生產(chǎn)進(jìn)度(由于結(jié)點(diǎn)12的存在，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)增加了2個(gè)考察周期T的長(zhǎng)度)，因此，在本例中，結(jié)點(diǎn)12是整個(gè)合同執(zhí)行過程的瓶頸，應(yīng)以某種方式予以改進(jìn)。
圖9顯示了某合同c執(zhí)行過程中ISRNMP的演化過程，由圖中可看出，任務(wù)下達(dá)初期，從計(jì)劃部到車間、從車間到工段、從工段到工人的任務(wù)下達(dá)信息(A(k)＝y(tǒng))為ISRNMP網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分；當(dāng)合同執(zhí)行到一定程度，ISRNMP中的信息反饋(A(k)＝z)逐漸增多；當(dāng)某些工人完成其任務(wù)后，完成任務(wù)的結(jié)點(diǎn)(即滿足式(G9)的結(jié)點(diǎn))將逐漸增多，并從網(wǎng)絡(luò)中刪除相應(yīng)的結(jié)點(diǎn)和邊。當(dāng)所有任務(wù)滿足式(G9)后，整個(gè)合同即執(zhí)行完畢。
本發(fā)明方法將制造網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部門、車間、工段和工人作為結(jié)點(diǎn)，利用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行歸一化處理，然后再根據(jù)制造網(wǎng)絡(luò)實(shí)際合同的任務(wù)分派情況，建立信息傳播關(guān)系網(wǎng)的任務(wù)分派網(wǎng)來模擬真實(shí)的合同任務(wù)分派情況，同時(shí)在信息傳播關(guān)系網(wǎng)中根據(jù)任務(wù)分派網(wǎng)來建立與任務(wù)分派網(wǎng)相反方向的信息反饋網(wǎng)，當(dāng)需要從建立的信息傳播關(guān)系網(wǎng)獲取定單的生產(chǎn)進(jìn)度時(shí)，只需調(diào)用任務(wù)反饋網(wǎng)中的反饋信息，從工人→工段→車間→定單逐級(jí)進(jìn)行反饋，從而最終得到定單的生產(chǎn)進(jìn)度。
本發(fā)明解決了復(fù)雜制造系統(tǒng)中生產(chǎn)進(jìn)度提取和合同跟蹤困難的問題，建立了一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型——制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)，并基于此網(wǎng)絡(luò)模型給出了從微觀到宏觀的全系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法和合同跟蹤方法，并通過實(shí)例進(jìn)行了證實(shí)，取得了較好的應(yīng)用效果。此外，該方法除可以有效解決制造過程存在的多源異構(gòu)信息帶來的生產(chǎn)進(jìn)度提取中困難的問題，還可利用該方法的原理，為制造過程生產(chǎn)進(jìn)度的可視化監(jiān)控，提供一種直觀的可視化工具，有較好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1、一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法，其特征在于，將制造網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部門、車間、工段和工人作為結(jié)點(diǎn)，利用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行所述結(jié)點(diǎn)的歸一化處理，建立基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型——制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP，該網(wǎng)絡(luò)由任務(wù)分派網(wǎng)、任務(wù)完成反饋網(wǎng)、純粹信息傳遞網(wǎng)互聯(lián)和交織而成；通過演化算法，提取基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)進(jìn)度。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法，其特征在于，具體實(shí)現(xiàn)包括如下步驟
步驟1建立基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的生成規(guī)則；所述信息傳播關(guān)系網(wǎng)的生成規(guī)則包括
生成ISRNMP中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)模型
結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)ij(c，A[k]，Te[k]，Num[k]，Des[k])表示在第c個(gè)合同中i結(jié)點(diǎn)作為源點(diǎn)，j結(jié)點(diǎn)作為宿點(diǎn)，i結(jié)點(diǎn)分派任務(wù)或完成任務(wù)或純粹的信息傳遞給j結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為有向線段的權(quán)值，其中
i，j表示結(jié)點(diǎn)的編號(hào)，i，j＝1，2，……，N；
c表示第c個(gè)合同單號(hào)，c＝1，2，……，m；
k表示c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間的任務(wù)，k＝1，2，……，m；
A[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)的屬性，其中
A(k)＝x表示第k個(gè)任務(wù)為只是簡(jiǎn)單信息傳遞，沒有任務(wù)的分派；
A(k)＝y(tǒng)表示第k個(gè)任務(wù)不僅為信息傳遞，且是任務(wù)的分派；
A(k)＝z表示第k個(gè)任務(wù)不僅為信息傳遞，且是任務(wù)完成情況的反饋；
Te[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)完成單件所需的額定時(shí)間，其中
Te[k]＝信息的時(shí)效時(shí)間，即信息的有效時(shí)間，當(dāng)A(k)＝x；
Te[k]＝第k個(gè)任務(wù)完成單件所需的額定時(shí)間，當(dāng)A(k)＝y(tǒng)，z；
Num[k，t]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間第k個(gè)任務(wù)需要(已)完成件數(shù)；其中
Num[k，t]＝0，當(dāng)A(k)＝x；
Num[k，t]＝第k個(gè)任務(wù)完成需要完成的件數(shù)，當(dāng)A(k)＝y(tǒng)；
Num[k，t]＝第k個(gè)任務(wù)完成已需要完成的件數(shù)，當(dāng)A(k)＝z；
Des[k]表示第c個(gè)合同中i→j結(jié)點(diǎn)之間任務(wù)或信息的描述；
任務(wù)分派網(wǎng)的生成規(guī)則
根據(jù)合同逐級(jí)分派任務(wù)，將合同的起始結(jié)點(diǎn)作為源點(diǎn)，將發(fā)送信息到的結(jié)點(diǎn)作為宿點(diǎn)，并通過一個(gè)有向的線段連接起來，其中箭頭指向宿點(diǎn)；依此，逐級(jí)向下分派任務(wù)，根據(jù)任務(wù)的分派情況將各個(gè)結(jié)點(diǎn)用有向線段相連，建立任務(wù)分派網(wǎng)；并對(duì)任務(wù)分派網(wǎng)的各個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行賦值，其中Lij的A(k)＝y(tǒng)；
任務(wù)完成反饋網(wǎng)的生成規(guī)則
將任務(wù)的完成結(jié)點(diǎn)作為源點(diǎn)，任務(wù)的分派結(jié)點(diǎn)作為宿點(diǎn)，將源點(diǎn)和宿點(diǎn)連接起來，方向指向宿點(diǎn)，這樣連接起來形成的網(wǎng)絡(luò)即為任務(wù)完成反饋網(wǎng)；并可根據(jù)Lij的生成規(guī)則，給Lij中的各項(xiàng)賦值，此時(shí)A(k)＝z；
純粹信息傳遞網(wǎng)的生成規(guī)則
為了保證信息的暢通，經(jīng)常會(huì)將一些相關(guān)的信息傳遞到相關(guān)的部門，而這些信息并不具有任務(wù)下達(dá)和反饋的性質(zhì)；此時(shí)信息傳遞方為源點(diǎn)，接受方就為宿點(diǎn)，將源點(diǎn)和宿點(diǎn)連接起來，方向指向宿點(diǎn)，并可根據(jù)Lij的生成規(guī)則，給Lij中的各項(xiàng)賦值，此時(shí)A(k)＝x，將這樣的結(jié)點(diǎn)連接起來就形成了純粹信息傳遞網(wǎng)；
步驟2建立基于步驟1的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的演化規(guī)則所述制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的演化模型包括
完成率模型所述完成率模型中包含了結(jié)點(diǎn)處于不同階段時(shí)期的計(jì)算模型
(1)工位完成率模型本模型中FEs(c，i，j，t)為合同c中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)在t時(shí)刻任務(wù)完成率
FEs(c，i.j.t)＝1|Lij.A[k]＝y(tǒng) (G2)
式中Lij.Num[k，t]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中Num[k，t]的值；
Lij.Te[k]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中Te[k，t]的值；
Lij.A[k]為L(zhǎng)ij結(jié)構(gòu)中A[k]的值；
工位完成率模型的含義為將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)與所有的j工位完成i結(jié)點(diǎn)的任務(wù)進(jìn)行匹配，然后將所有t時(shí)刻之前的j工位完成i結(jié)點(diǎn)的任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分子；將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分母，其計(jì)算的結(jié)果就為合同c中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j工位任務(wù)在t時(shí)刻任務(wù)完成率；
(G2)式中將純粹信息傳遞網(wǎng)中的完成率固定為1；
(2)工段完成率模型本模型中P(c，i/j，t)為合同c中t時(shí)刻之前在j結(jié)點(diǎn)在完成i結(jié)點(diǎn)委派的任務(wù)之后i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的條件概率；
上式的含義為將所有t時(shí)刻之前，第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給第j結(jié)點(diǎn)任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分子，將所有t時(shí)刻之前第i個(gè)結(jié)點(diǎn)委派給所有下級(jí)結(jié)點(diǎn)的任務(wù)的件數(shù)以及單件完成的工時(shí)相乘的和作為分母，其計(jì)算結(jié)果為在t時(shí)刻時(shí)合同c中在j結(jié)點(diǎn)在完成i結(jié)點(diǎn)委派的任務(wù)之后i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的條件概率；此模型還可以用于計(jì)算車間完成率；
(3)定單完成率模型Fm(c，i，t)為i結(jié)點(diǎn)在t時(shí)刻完成合同c中的任務(wù)的完成率
任務(wù)完成的不確定度模型H(c，i，t)為合同c中t時(shí)刻之前i結(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的不確定度
H(c，i，t)＝-[(0.5+Fm(c，i，t)/2)×log(0.5+Fm(c，i，t)/2)
+(0.5-Fm(c，i，t)/2)×log(0.5-Fm(c，i，t)/2)]
式中l(wèi)og是以2為底的對(duì)數(shù)；
步驟3在步驟1建立的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的基礎(chǔ)上，通過步驟2中建立的演化模型提取合同的生產(chǎn)進(jìn)度
合同生產(chǎn)進(jìn)度提取的過程是確定合同c處于制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP中的演化周期nT，利用完成率模型計(jì)算定單的任務(wù)完成率，并利用任務(wù)完成的不確定度模型來計(jì)算合同的完成任務(wù)不確定度，通過合同的完成率和完成任務(wù)的不確定度來判斷合同的生產(chǎn)進(jìn)度；
其中，任務(wù)完成率的統(tǒng)計(jì)過程是先利用所述步驟2中的工位完成率模型計(jì)算每個(gè)工人完成率，再利用所述步驟2中的工段完成率模型計(jì)算每個(gè)工段完成率和每個(gè)車間完成率，最后利用所述步驟2中的定單完成模型來計(jì)算每個(gè)定單的任務(wù)完成率。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法，其特征在于，所述步驟2中的制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)ISRNMP的演化模型還包括結(jié)點(diǎn)刪除模型；所述結(jié)點(diǎn)刪除模型包括兩個(gè)刪除模型
(1)任務(wù)分派網(wǎng)和任務(wù)完成反饋網(wǎng)的刪除模型
在合同c的任務(wù)執(zhí)行過程中，對(duì)于某個(gè)結(jié)點(diǎn)i滿足了下列條件
或
，
滿足Fm(c，i，t)＝1
或
，
滿足H(c，i，t)＝0
此時(shí)，i結(jié)點(diǎn)與其下級(jí)結(jié)點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、及其相關(guān)的下級(jí)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以刪除；在刪除了相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后，其相關(guān)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)連線，包括任務(wù)分派網(wǎng)和任務(wù)完成反饋網(wǎng)中的連線都一并刪除；
(2)純粹信息傳遞網(wǎng)的刪除模型
在合同c的任務(wù)執(zhí)行過程中，對(duì)于t時(shí)刻某兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間滿足以下條件
即與i結(jié)點(diǎn)相關(guān)的下級(jí)結(jié)點(diǎn)j所接受的信息就已過時(shí)，此時(shí)，就可將Lij數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)連線刪除。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)離散制造企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)度提取和合同執(zhí)行情況跟蹤困難的問題，提供一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法。具體實(shí)施方案為首先建立制造過程信息傳播關(guān)系網(wǎng)(ISRNMP)，該網(wǎng)絡(luò)由任務(wù)分派網(wǎng)、任務(wù)完成反饋網(wǎng)、純粹信息傳遞網(wǎng)互聯(lián)和交織而成。其次建立一種描述ISRNMP結(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的數(shù)據(jù)模型，用于描述任務(wù)分派網(wǎng)、任務(wù)完成反饋網(wǎng)、純粹信息傳遞網(wǎng)的生成規(guī)則；第三，基于上述數(shù)據(jù)模型，給出了ISRNMP的演化算法，并在此基礎(chǔ)上給出了基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)進(jìn)度的提取方法。它有效解決制造過程存在的多源異構(gòu)信息帶來的生產(chǎn)進(jìn)度提取中困難的問題，本發(fā)明為制造過程生產(chǎn)進(jìn)度的可視化監(jiān)控，提供一種直觀的統(tǒng)計(jì)方法和可視化工具，有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101477370SQ20091010306
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者萍 鄢, 陳國(guó)榮, 王東強(qiáng), 飛 劉 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)