一種混流生產線產能分配方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種分配方法,尤其涉及一種混流生產線產能分配方法。
【背景技術】
[0002] 面對現如今的客戶化個性定制市場,多品種混流生產線是目前企業普遍采用的一 種生產方式,通過改變混流生產線的產能分配,在一定時間內,同一條生產線上可以生產出 多種不同型號、不同數量的產品。而在訂單驅動的生產系統中,如何將有限的產能與生產需 求相匹配是企業面臨的一個關鍵問題。有效的混流生產線產能分配方法與控制系統不僅能 夠提高企業的產能和生產效率,還能使企業快速響應市場的變動和客戶需求,在激烈的市 場競爭中脫穎而出,從而贏得更大的市場份額,創造更多的經濟效益。
[0003] 混流生產線的產能分配與控制問題涉及到生產緩沖區大小控制、訂單批次劃分以 及訂單加工路線優化等子問題,是一類十分復雜的組合優化問題。目前比較成熟的混流生 產線產能分配方法主要包括隨機規劃方法、基于投入-產出模型的能力規劃方法以及線性 規劃方法等,這些方法均存在組合爆炸問題,很難適用于大規模的生產系統,且對生產線中 頻繁出現的"阻塞"(工序間緩沖區已滿,前道工序無法繼續加工)和"饑餓"(工序間緩沖 區已空,后道工序沒有工件加工)等動態事件沒能進行考慮,而以上這些事件都會對生產 線的產能產生重要影響,因此現有的方法并不適用于企業的實際生產應用,也很難取得良 好的生產性能。
[0004] 帝國競爭算法是受到帝國主義國家競爭現象的啟發而由Atashpaz和Lucas于 2007年提出的一種進化類算法。該算法是從一個初始種群開始搜索。初始種群中的個體被 稱為國家,它們分為兩類:殖民地和宗主國,每個宗主國與附屬于它的若干個殖民地構成一 個帝國。各帝國之間存在互相爭奪殖民地的競爭,實力強的帝國將會獲取越來越多的殖民 地,而實力弱的則將會逐漸失去自己的殖民地,直至滅亡。一個帝國的實力同時取決于宗主 國的實力與殖民地的實力。算法執行后的最終結果是所有國家形成一個帝國,算法停止搜 索。已有研宄表明,帝國競爭算法對于組合優化問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模組合優化問題求解的智能算法。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述技術所存在的不足之處,本發明提供了一種混流生產線產能分配方 法。
[0006] 為了解決以上技術問題,本發明采用的技術方案是:一種混流生產線產能分配方 法,實現步驟如下:
[0007] A、用戶通過驗證模塊許可信息,將電動機生產線產品信息通過瀏覽器錄入至控制 系統;
[0008] B、信息預處理。轉化生產數據為具體的產能分配模型、用戶設置生產線模型參數、 控制策略參數以及控制系統交互協議。
[0009] C、生產線產能分配與控制模塊;具體包括生產線緩沖區大小調控子模塊、帝國競 爭算法優化產品批次劃分子模塊以及產品批次投產順序調控子模塊。
[0010] C. 1、生產緩沖區大小調控子模塊設置
[0011] 設置設備間緩沖區大小初始值buffer和每次循環的遞增量A,
[0012] buffer^ buffer 〇+i*A
[0013] C. 2、帝國競爭算法搜索;
[0014] 根據步驟1所計算的設備間的緩沖區大小和優化后的每種產品的加工批次大小, 建立整數規劃模型,計算最優的加工周期,作為每個帝國競爭算法個體適應度值的計算依 據,最終帝國競爭算法收斂后的加工周期作為步驟C的返回值,與之對應的批次大小和產 品批次加工順序作為產能優化方案。
[0015] C. 2. 1、帝國競爭算法初始化
[0016] C. 2. 1. 1、算法參數設置,參數設定,設定算法的country個數N_,emperialist個 數Nimp,colony權重因子|,革命率r以及最大循環次數N ;
[0017] C. 2. 1. 2、初始種群生產
[0018] 設置計數器i = 0,在[1,productjuimJ內重復1^_次隨機抽取n個整數,其中 productjunii為產品i的個數,n為產品的種類數;如產生的染色體為[2,3,5,3,1,4,2,6, 5, 3, 2, 3],則表示產品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、種群適應度值計算
[0020] 根據緩沖區大小和產品批次劃分,結合式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)所建立 的數學模型,采用CPLEX工具計算最優加工周期OFp正規化后得出各country的適應度值N0Fi;
[0021] N0Fi=maxj{OFj}-OFi(1)
[0022] C. 2. 1. 4、empire劃分選出適應度值NOFi最大的Nimp個country作為emperialist, 并按比例R將其余country作為colony分配給相應的emperialist,形成N imp個empire ;
[0023]
【主權項】
1. 一種混流生產線產能分配方法,其特征在于:實現步驟如下: A、 用戶通過驗證模塊許可信息,將電動機生產線產品信息通過瀏覽器錄入至控制系 統; B、 信息預處理;轉化生產數據為具體的產能分配模型、用戶設置生產線模型參數、控制 策略參數以及控制系統交互協議; C、 生產線產能分配與控制模塊;具體包括生產線緩沖區大小調控子模塊、帝國競爭算 法優化產品批次劃分子模塊以及產品批次投產順序調控子模塊; C. 1、生產緩沖區大小調控子模塊設置 設置設備間緩沖區大小初始值buffer和每次循環的遞增量△; buffei^= buffer 0+i氺 Δ C. 2、帝國競爭算法搜索; 根據步驟1所計算的設備間的緩沖區大小和優化后的每種產品的加工批次大小,建立 整數規劃模型,計算最優的加工周期,作為每個帝國競爭算法個體適應度值的計算依據,最 終帝國競爭算法收斂后的加工周期作為步驟C的返回值,與之對應的批次大小和產品批次 加工順序作為產能優化方案; C. 2. 1、帝國競爭算法初始化 C. 2. 1. 1、算法參數設置,參數設定,設定算法的country個數N_,emperialist個數 Ninip, colony權重因子ξ,革命率r以及最大循環次數N ; C. 2. 1. 2、初始種群生產 設置計數器i =〇,在[1,Productjiumi]內重復N_次隨機抽取η個整數,其中 Productjumi為產品i的個數,η為產品的種類數;如產生的染色體為[2,