本發(fā)明涉及流程制造業(yè)車間排產(chǎn)?，尤其涉及一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、目前流程制造業(yè)較為廣泛應(yīng)用的排產(chǎn)方法主要有：人工經(jīng)驗排產(chǎn)法、啟發(fā)規(guī)則排產(chǎn)法、運籌模型排產(chǎn)法三大類。

2、人工經(jīng)驗排產(chǎn)法通常依靠生產(chǎn)計劃人員積累的經(jīng)驗，利用excel等軟件工具編制車間排產(chǎn)計劃方案。隨著排產(chǎn)品牌數(shù)量的增加，人工排產(chǎn)耗時長、排產(chǎn)方案的可行性欠缺。

3、啟發(fā)規(guī)則排產(chǎn)法通常將人工經(jīng)驗抽取并固化為簡單規(guī)則，通過計算機編程等方式按照固定流程編制車間排產(chǎn)計劃方案。該排產(chǎn)方式在面對不同生產(chǎn)需求時的柔性不足，在完成一版排產(chǎn)計劃方案之后，需要人工花費較長時間根據(jù)實際生產(chǎn)環(huán)境和要求調(diào)整計劃方案，且該方案的優(yōu)化空間較小，從而造成一定比例的生產(chǎn)資源浪費和生產(chǎn)成本提高。

4、運籌模型排產(chǎn)法通常利用數(shù)學(xué)建模的方式將生產(chǎn)制造過程中的各種約束和目標(biāo)，建模成為運籌優(yōu)化模型，繼而通過對應(yīng)的運籌優(yōu)化方法進行求解。該排產(chǎn)方法在求解較大規(guī)模排產(chǎn)問題時存在明顯的缺點，即需要較長的求解時間，難以適應(yīng)實時變化的實際生產(chǎn)環(huán)境。此外，該方法對于工程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和完整性要求比較高，對于信息化和自動化不成熟的企業(yè)很難應(yīng)用實施。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種面向流程制造業(yè)的兩階段生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中排產(chǎn)方法的優(yōu)化水平差、求解效率低以及排產(chǎn)靈活性不足的的缺陷，提高生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法的效率、質(zhì)量以及科學(xué)合理性。

2、本發(fā)明提供一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，包括如下步驟。

3、s1、設(shè)定排產(chǎn)方案的評價指標(biāo)體系、評價方法、優(yōu)化目標(biāo)和排產(chǎn)場景；

4、s2、讀取待排產(chǎn)生產(chǎn)車間的全量數(shù)據(jù)，基于所述全量數(shù)據(jù)，確定實際排產(chǎn)約束；

5、s3、基于所述排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)及所述實際排產(chǎn)約束，構(gòu)建生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型；

6、s4、對所述生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型進行簡化求解，得到排產(chǎn)方案的初始解；

7、s5、基于所述排產(chǎn)方案的初始解，對所述生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型按照排產(chǎn)場景進行個性化求解，得到個性化求解結(jié)果；

8、s6、重復(fù)進行s4-s5，記錄得到的個性化求解結(jié)果，直至達到預(yù)設(shè)的優(yōu)化時間，將各所述個性化求解結(jié)果的最優(yōu)解作為最優(yōu)排產(chǎn)方案輸出。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，所述評價指標(biāo)體系包括：貨源供應(yīng)管理指標(biāo)、生產(chǎn)控制管理指標(biāo)、生產(chǎn)連續(xù)性管理指標(biāo)、生產(chǎn)效率管理指標(biāo)以及生產(chǎn)人力管理指標(biāo)。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，所述待排產(chǎn)生產(chǎn)車間的全量數(shù)據(jù)包括：月度生產(chǎn)計劃、周度貨源需求計劃、機臺產(chǎn)能信息、機臺分組信息、品牌機臺對應(yīng)關(guān)系、機臺月度保養(yǎng)計劃、機臺換牌平均耗時、車間工作日歷、原材料投產(chǎn)批量要求、工藝約束、原輔料月度供應(yīng)計劃、期初貨源庫存量、期初機臺開臺狀態(tài)、期初品牌缺貨量。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，所述優(yōu)化目標(biāo)包括物流交貨及時率、品牌換牌次數(shù)、生產(chǎn)工作日數(shù)量、機臺生產(chǎn)均衡性；

12、其中，所述物流交貨及時率通過各周期的缺貨成本表征，各周期的缺貨成本的計算公式為：

13、

14、其中，表示單位缺貨懲罰成本，表示生產(chǎn)周期 t時的缺貨數(shù)量，表示所有的品牌集合，表示所有的生產(chǎn)周期集合；

15、所述品牌換牌次數(shù)通過換牌帶來的生產(chǎn)成本表征，換牌帶來的生產(chǎn)成本的計算公式為：

16、

17、其中，表示單次換牌所消耗的成本，表示周期 t機臺 l是否發(fā)生了換牌，如果發(fā)生換牌，否則為0，表示所有機臺的集合；

18、所述生產(chǎn)工作日數(shù)量通過機臺總的開臺成本表征，機臺總的開臺成本的計算公式為：

19、

20、其中，表示生產(chǎn)周期機臺的開臺成本，其隨著周期 t的增大而線性增加，表示周期機臺生產(chǎn)了品牌j，則表示未生產(chǎn)，表示品牌與機臺的生產(chǎn)對應(yīng)關(guān)系集合；

21、所述機臺生產(chǎn)均衡性通過生產(chǎn)不均衡的成本表征，生產(chǎn)不均衡的成本的計算公式為：

22、

23、其中，表示生產(chǎn)區(qū)域 i的生產(chǎn)不均衡成本，表示生產(chǎn)區(qū)域的數(shù)量，表示生產(chǎn)區(qū)域 i總的可開機臺數(shù)量，表示生產(chǎn)周期內(nèi)機臺 l的工作周期數(shù)。

24、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，所述排產(chǎn)場景包括換牌次數(shù)最少方案、工作日數(shù)量最少方案、生產(chǎn)均衡性最高方案中的一個或多個；

25、其中，所述換牌次數(shù)最少方案是以物流交貨及時率為優(yōu)化目標(biāo)的前提下，輸出排產(chǎn)計劃周期內(nèi)所有機臺總的換牌次數(shù)最少的方案；

26、所述工作日數(shù)量最少方案是以物流交貨及時率為優(yōu)化目標(biāo)的前提下，輸出排產(chǎn)計劃周期內(nèi)工作日數(shù)量最少的方案；

27、所述生產(chǎn)均衡性最高方案是以物流交貨及時率為優(yōu)化目標(biāo)的前提下，輸出排產(chǎn)計劃周期內(nèi)機臺生產(chǎn)均衡性最高的方案。

28、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，s2、基于所述排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)及所述實際排產(chǎn)約束，構(gòu)建生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型，具體包括：

29、基于所述排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)及所述實際排產(chǎn)約束，以最小化排產(chǎn)總成本為目標(biāo)，構(gòu)建生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型，包括：

30、第一目標(biāo)函數(shù)：

31、

32、第一約束條件：

33、約束條件1、產(chǎn)銷均衡約束：

34、

35、其中，表示周期 t機臺 l生產(chǎn)品牌 j的數(shù)量；表示周期 t品牌 j的缺貨量；表示周期 t品牌 j的庫存量；表示周期 t品牌 j的需求量；

36、約束條件2、機臺產(chǎn)能約束：

37、

38、其中，表示周期 t機臺 l生產(chǎn)品牌 j的時間；表示機臺 l在周期 t總的可用生產(chǎn)時間；為0-1變量，表示周期 t機臺 l生產(chǎn)品牌規(guī)格 j，否則則相反；

39、約束條件3、機臺產(chǎn)能與換牌約束：

40、

41、其中，表示機臺 l從品牌切換到品牌所消耗的時間；屬于0-1變量，時表示周期 t機臺 l從品牌切換到品牌，0表示沒有切換；表示所有機臺可能的換牌組合集合；

42、約束條件4、機臺開臺狀態(tài)：

43、

44、約束條件5、機臺是否換牌判斷：

45、

46、其中，為0-1變量，表示周期 t機臺 l進行了換牌，否則則相反；

47、約束條件6、機臺換牌品牌判斷?：

48、

49、約束條件7、生產(chǎn)時間與產(chǎn)量關(guān)系約束：

50、

51、其中，表示機臺 l生產(chǎn)品牌 j的產(chǎn)能；

52、約束條件8、原輔料供應(yīng)與消耗約束：

53、

54、其中，表示原輔料 i在周期 t的庫存量；表示單位品牌 j消耗原輔料 i的數(shù)量；表示周期 t原輔料 i的供應(yīng)量；表示所有品牌 j所需要的原輔料 i的集合；

55、約束條件9、機臺分組約束：

56、

57、其中，表示機臺分組的集合，要求同一組的機臺同一周期只能生產(chǎn)同一品牌規(guī)格；

58、約束條件10、工作班次數(shù)量約束：

59、

60、其中，表示機臺 l在計劃周期內(nèi)的生產(chǎn)周期數(shù)；

61、約束條件11、生產(chǎn)批次量約束：

62、

63、其中，表示品牌規(guī)格j的最小生產(chǎn)批量；n是整數(shù)值；

64、約束條件12、非負(fù)以及整數(shù)約束：

65、

66、

67、

68、

69、。

70、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，s4、對所述生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型進行簡化求解，得到排產(chǎn)方案的初始解，具體包括：

71、s41、去除所述實際排產(chǎn)約束條件中的非線性約束條件、第一整數(shù)約束條件及所述優(yōu)化目標(biāo)中的非線性優(yōu)化目標(biāo)，松弛第二整數(shù)約束；其中，去除的非線性約束包括約束條件3、約束條件5，所述第一整數(shù)約束包括約束條件6，去除的非線性優(yōu)化目標(biāo)為機臺生產(chǎn)均衡性；所述第二整數(shù)約束為約束條件11；

72、s42、調(diào)整所述第一目標(biāo)函數(shù)，設(shè)定物流交貨及時率為第一階段優(yōu)化目標(biāo)，建立所述生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型的簡化模型，包括：

73、第二目標(biāo)函數(shù)：

74、

75、第二約束條件：

76、

77、

78、

79、

80、

81、

82、

83、

84、

85、

86、

87、；

88、s43、對所述簡化模型進行求解，得到排產(chǎn)方案的初始解。

89、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，s5、基于所述排產(chǎn)方案的初始解，對所述生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型按照排產(chǎn)場景進行個性化求解，得到個性化求解結(jié)果，具體包括：

90、s51、針對不同排產(chǎn)場景設(shè)定第二階段優(yōu)化目標(biāo)；

91、s52、優(yōu)化機組上品牌的生產(chǎn)順序，以提高物流交貨及時率并減少換牌消耗時間；

92、s53、修復(fù)生產(chǎn)批次量整數(shù)約束，以使排產(chǎn)方案的不可行初始解變?yōu)榭尚薪猓?/p>

93、s54、合并生產(chǎn)任務(wù)，對所述第二階段優(yōu)化目標(biāo)進行優(yōu)化；

94、s55、進行總體均衡性優(yōu)化。

95、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，s51、針對不同排產(chǎn)場景設(shè)定第二階段優(yōu)化目標(biāo)，具體包括：

96、建立排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)數(shù)組，定義為：[a，b，c，d]，其中，a-d均為0-1變量，其中a表示物流交貨及時率，a=1表示希望物流交貨及時率最高，a=0表示對此目標(biāo)無要求；b表示換牌次數(shù)，b=1表示希望換牌次數(shù)最少，b=0表示對此目標(biāo)無要求；c表示工作日數(shù)量，c=1表示希望工作日數(shù)量最少，c=0表示對此目標(biāo)無要求；d表示均衡性，d=1表示希望均衡性最高，d=0表示對此目標(biāo)無要求；

97、根據(jù)業(yè)務(wù)需求，確定待獲取的目標(biāo)排產(chǎn)方案；

98、根據(jù)所述目標(biāo)排產(chǎn)方案，對所述排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)數(shù)組[a，b，c，d]中的a、b、c、d進行0、1取值，以設(shè)定第二階段優(yōu)化目標(biāo)。

99、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，s52、優(yōu)化機組上品牌的生產(chǎn)順序，以提高物流交貨及時率并減少換牌消耗時間，具體包括：

100、遍歷同一機組待生產(chǎn)品牌的先后順序組合，確定最大化物流交貨及時率或者最小化總的換牌消耗時間的品牌的先后順序組合，作為機組上品牌的生產(chǎn)順序。

101、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，s53、修復(fù)生產(chǎn)批次量整數(shù)約束，以使排產(chǎn)方案的不可行初始解變?yōu)榭尚薪?，具體包括：

102、設(shè)排產(chǎn)方案的初始解中機組 g生產(chǎn)品牌 j的數(shù)量為，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的最小批量要求，增加相應(yīng)生產(chǎn)量，以滿足該機組最小批次：

103、，

104、其中，是品牌 j的最小批次生產(chǎn)量，就是機組 g生產(chǎn)品牌 j的最小批次數(shù)。

105、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，s54、合并生產(chǎn)任務(wù)，對所述第二階段優(yōu)化目標(biāo)進行優(yōu)化，具體包括：

106、針對任一品牌 j，對所有生產(chǎn)該品牌的機組進行兩兩遍歷，若兩兩遍歷過程中存在多個機組、、…、，將不同機組的生產(chǎn)量進行移動；

107、若在移動過程中優(yōu)化目標(biāo)數(shù)組，存在對應(yīng)為1的指標(biāo)上升，而其他為1的指標(biāo)不下降，則執(zhí)行該移動；反之，則不執(zhí)行該移動。

108、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，s55、進行總體均衡性優(yōu)化，具體包括：

109、在不超過安全庫存上限要求以及不違反批次量的前提下，增加部分生產(chǎn)量較少的機組產(chǎn)量，以優(yōu)化排產(chǎn)方案的整體均衡性。

110、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，重復(fù)進行s4-s5，記錄得到的個性化求解結(jié)果，直至達到預(yù)設(shè)的優(yōu)化時間，將各所述個性化求解結(jié)果的最優(yōu)解作為最優(yōu)排產(chǎn)方案輸出，具體包括：

111、判斷目前各步驟運行時間是否超過預(yù)設(shè)的優(yōu)化時間；

112、若未超過預(yù)設(shè)的優(yōu)化時間，則記錄當(dāng)前各個性化求解結(jié)果，重復(fù)進行簡化求解及個性化求解；

113、若超過預(yù)設(shè)的優(yōu)化時間，輸出所有記錄中的個性化求解結(jié)果；

114、對記錄的各所述個性化求解結(jié)果通過所述評價指標(biāo)體系及所述評價方法進行評價，將最優(yōu)的個性化求解結(jié)果作為最優(yōu)排產(chǎn)方案進行輸出。

115、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如上述任一種所述面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法。

116、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法。

117、本發(fā)明還提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法。

118、本發(fā)明提供的面向流程制造業(yè)的生產(chǎn)車間排產(chǎn)方法，通過s1、設(shè)定排產(chǎn)方案的評價指標(biāo)體系、評價方法、優(yōu)化目標(biāo)和排產(chǎn)場景；s2、讀取待排產(chǎn)生產(chǎn)車間的全量數(shù)據(jù)，基于所述全量數(shù)據(jù)，確定實際排產(chǎn)約束；?s3、基于所述排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)及所述實際排產(chǎn)約束，構(gòu)建生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型；s4、對所述生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型進行簡化求解，得到排產(chǎn)方案的初始解；

119、s5、基于所述排產(chǎn)方案的初始解，對所述生產(chǎn)車間排產(chǎn)優(yōu)化模型按照排產(chǎn)場景進行個性化求解，得到個性化求解結(jié)果；s6、重復(fù)進行s4-s5，記錄得到的個性化求解結(jié)果，直至達到預(yù)設(shè)的優(yōu)化時間，將各所述個性化求解結(jié)果的最優(yōu)解作為最優(yōu)排產(chǎn)方案輸出；本發(fā)明通過兩階段排產(chǎn)優(yōu)化方法，第一階段通過簡化模型獲得高質(zhì)量模型初始解，加快了模型求解速度，第二階段通過啟發(fā)規(guī)則修復(fù)模型復(fù)雜約束，針對不同排產(chǎn)場景實現(xiàn)個性化優(yōu)化，滿足了流程制造業(yè)企業(yè)對于智能化排產(chǎn)方法的需求，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可在加快排產(chǎn)速度的同時保證排產(chǎn)方案質(zhì)量，可面向多種排產(chǎn)場景獲取個性化優(yōu)化方案，更適用于復(fù)雜排產(chǎn)場景。