CN111308965A - 一种pc构件自动化生产系统及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PC构件自动化生产系统及其生产工艺，所述系统包括前端显示模块、数据管理模块、数据处理模块、数据服务模块和PC构件生产线。所述前端显示模块包括登入登出子模块、显示子模块、可视化分析子模块和输入输出子模块。所述数据管理模块包括项目信息管理子模块、构件批次管理子模块、构件类型管理子模块、构件数据管理子模块、约束组合管理子模块。本发明对于提高构件生产效率，减少人工投入，降低生产成本有明显的改善作用。本申请的PC构件自动化生产系统，设计系统层次结构及功能模块，采用该排产算法对不同批次和类型的构件进行合理排序，找到了生产时间最短的构件生产顺序，达到了构件生产综合效益最大化。
Description
技术领域
本发明属于建筑配件生产，具体涉及一种PC构件自动化生产系统及其生产工艺。
背景技术
装配式建筑对于缩短建设工期、提高工程质量和安全、提升劳动生产率、节约建造成本有明显优势。PC构件作为装配式建筑的重要组成单元，市场对装配式构件的需求量将会大幅度增加。而现阶段大多数PC构件厂的发展还处于起步阶段，相关技术尚不成熟，在实际生产过程中存在诸多问题，构件生产自动化、信息化程度低，使得生产效率低下，各种资源浪费严重。
为了有效提高PC构件的生产效率，不仅需要加强生产现场有序管理，而且需要合理安排构件排产计划。排产计划是构件生产管理的重要环节，对生产进度、机械设备利用率、人员的工作效率等多个方面有影响作用。良好的排产计划，可以降低构件生产过程的不确定性，减少外界因素对构件生产的干扰，帮助达到提高构件的生产效率、节约生产资源的生产目标。
将PC构件排产过程转化为构件批次生产排序问题，结合PC构件厂生产线的实际情况，分析构件排产过程，基于改进后的排产算法，将实际问题抽象为数学问题求解，最后回归到构件排产上，利用排产系统解决构件生产效率低下的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种PC构件自动化生产系统及其生产工艺，以提高PC构件生产效率。
为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。
一种PC构件自动化生产系统，所述系统包括前端显示模块、数据管理模块、数据处理模块、数据服务模块、通信模块和PC构件生产线。
优选的，所述前端显示模块包括：登入登出子模块、显示子模块、可视化分析子模块和输入输出子模块。
优选的，所述数据管理模块包括：项目信息管理子模块、构件批次管理子模块、构件类型管理子模块、构件数据管理子模块、约束组合管理子模块。
优选的，所述项目信息管理子模块分为项目数据列表、项目数据添加和构件批次查看；
所述构件批次管理子模块分为构件批次列表、构件批次添加和构件类型的查看；
构件类型管理子模块分为构件类型列表、构件类型添加和构件数据查看；
构件数据管理子模块分为构件数据列表、构件数据添加和构件数据修改；
约束组合管理子模块分为约束组合列表和约束组合添加。
优选的，所述数据处理模块，用于在进行构件生产排产过程中，期望兼顾效率最大化和最大程度满足构件的需求计划，求解构件排产的最优解是NP问题；
所述数据服务模块，用于采集存储数据，为生产系统的各个模块提供数据来源。
优选的，基于上述PC构件自动化生产系统的PC构件自动化生产工艺，所述工艺具体包括：
(1)用户以系统管理员的身份登录PC构件自动化生产系统，依据管理员权限进行相应的操作；
(2)用户通过前段显示模块在项目信息管理子模块进行以下操作：新建一个项目，将项目的相关信息输入进去，包括项目概况、分项建设、项目图片和项目周期等信息；
用户通过前段显示模块在构件批次管理子模块进行以下操作：根据楼栋与楼层信息添加当前项目的构件批次、构件数量、构件类型和构件体积等信息，为构件生产排产提供依据；
用户通过前端显示模块在构件类型管理子模块进行以下操作：添加、删除和修改不同类型的构件，不同类型的构件按其自身属性又可以分为不同的构件；
用户通过前端显示模块在构件数据管理子模块进行以下操作：显示构件的名称、数量、类型及构件自身长、宽、高和体积等属性，并可以定位到项目的楼栋和楼层；
(3)所述数据处理模块对输入的数据进行运算得到PC构件排产的结构，并将排产结果反馈显示到所述前端显示模块；
(4)将所述PC构件排产结构传输给PC构件生产线，进行PC构件进行生产。
优选的，所述步骤(3)具体为：
(3.1)假设有i个构件，先获取需要排产的构件在每个工位上操作的时间，如构件Ni(T1，T2，T3，T4，…Tj)。共有构件N1、N2、N3…Ni；设定遗传繁衍的次数为P次和每一子代的数量；第一个原始的顺序作为初父代序列；
(3.2)取第一个构件N1，将构件N1分别与后面的所有构件(N2、N3、N4…Ni)交换位置，每次交换都是一个新的构件序列，共交换i－1次，共产生i－1个新的构件序列；
(3.3)固定第一个构件N1，第二个构件N2为标准点；第一个构件N1固定不动，将N2与后面所有的构件(N3、N4、N5…Ni)都进行交换，每次交换也都是一个新的构件序列，共i－2次交换，共产生i－2个新的构件序列；
同理，固定第一、第二个构件，以第三个为标准，继续交换位置，生成i－3个构件序列；
依次类推，最后共生成C(i，2)个构件序列；
(3.4)将C(i，2)个序列作为子代序列，然后都分别算出子代序列在流水线上的生产总时间以及初父代序列的构件生产总时间，再根据生产总时间，记录所有时间最短的序列；将所有时间最短的序列与初父代的原始序列总时间进行比较，若子代序列总时间全部大于初父代总时间，停止繁衍，则初父代为最优序列；若子代序列中有小于比初父代序列总时间子序列，那么就将该子代序列列出，并作为新的父代重复步骤(2)、(3)的步骤；
(3.5)通过子代序列的迭代繁衍，若繁衍的次数为P代仍然没有找出最优的构件序列，那么就在1到P代的所有序列中找出当前最优的序列作为最优近似解。若序列在繁衍的过程中，子代的所有序列不如父代序列，那么将终止繁衍下一代，则父代为最优序列。
本申请的优点和效果如下。
本发明的PC构件自动化生产系统及其生产工艺，对于提高构件生产效率，减少人工投入，降低生产成本有明显的改善作用。
本申请的PC构件自动化生产系统，设计系统层次结构及功能模块，采用改进后的排产算法对不同批次和类型的构件进行合理排序，找到了生产时间最短的构件生产顺序，达到了构件生产综合效益最大化。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本申请中PC构件自动化生产系统结构图；
图2为本申请中数据处理模块进行数据处理流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清除和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
实施例1
参见图1，一种PC构件自动化生产系统，所述系统包括前端显示模块、数据管理模块、数据处理模块、数据服务模块和PC构件生产线。
其中
所述前端显示模块，主要包括：登入登出子模块、显示子模块、可视化分析子模块和输入输出子模块。主要用于系统的界面显示，负责系统与使用者的交互、数据传送及可视化分析。其功能主要包括系统基础数据的管理、各种约束参数的管理、生产模拟的参数化配置、各种类型构件的模拟生产、算法分析的定义和启动等信息查看修改功能，为界面交互提供方便性和易用性。
所述数据管理模块，主要包括：项目信息管理子模块、构件批次管理子模块、构件类型管理子模块、构件数据管理子模块、约束组合管理子模块。
所述项目信息管理子模块分为项目数据列表、项目数据添加和构件批次查看。主要功能是项目相关信息的新建、添加、修改和删除，可以对项目的基本信息、项目类型、楼栋信息、楼层信息进行管理，同时可以删除不需要的样本属性信息，查看项目中构件批次信息。
所述构件批次管理子模块分为构件批次列表、构件批次添加和构件类型的查看。主要功能是构件批次信息的新建、添加和修改查询，可以查看构件类型的属性信息，并将构件的生产计划和构件的类型数量通过表格的形式导入排产系统。
构件类型管理子模块分为构件类型列表、构件类型添加和构件数据查看。主要功能是构件类型信息的增删改查，可以对不同批次的单个构件类型的信息进行管理，添加、删除和修改构件的类型名称，不同类型构件的属性和生产工艺流程不同，依据设计好的排产算法对不同类型构件进行排产。
构件数据管理子模块分为构件数据列表、构件数据添加和构件数据修改。主要功能是构件的相关数据信息和基本属性的增删改查，添加、删除和修改构件属性信息，结合构件属性计算出构件在每个工位停留加工的时间。
约束组合管理子模块分为约束组合列表和约束组合添加。通过前期现场调研和实际生产数据找到一些常规的约束构件生产的因素，不同类型的构件在生产时受到不同的约束影响，在排产模拟时加入不同的约束组合，可以使排产结果更接近实际生产。
所述数据处理模块，在进行构件生产排产过程中，期望兼顾效率最大化和最大程度满足构件的需求计划，求解构件排产的最优解是NP问题。
所述数据服务模块，主要功能是采集存储数据，为生产系统的各个模块提供数据来源。基础数据的存储可以保证这个系统中的所有数据的完整性与可再现性，利用服务接口为数据管理模块提供基础的数据访问和传输的能力，是整个系统的最底层的支撑。通过对生产现场生产数据的采集存储，实现生产过程的实时跟踪和工厂运行情况的实时监控。
所述PC构件生产线，主要用于按照所述前端显示模块输出的PC构件排产结构进行PC构件的生产。
进一步的，所述系统还包括通信模块，用于与移动客户端进行通信，以方便使用者远程对所述系统进行控制。
优选的，所述通信模块包括但不限于WiFi、蓝牙和GSM网络。
实施例2
参见图2，在实施例1的基础上，本实施例进一步提出所述数据处理模块的计算方法。具体为：
(1)假设有i个构件，先获取需要排产的构件在每个工位上操作的时间，如构件Ni(T1，T2，T3，T4，…Tj)。共有构件N1、N2、N3…Ni；设定遗传繁衍的次数为P次和每一子代的数量。第一个原始的顺序作为初父代。
(2)取第一个构件N1，将构件N1分别与后面的所有构件(N2、N3、N4…Ni)交换位置，每次交换都是一个新的构件序列，共交换i－1次，共产生i－1个新的构件序列。
(3)固定第一个构件N1，第二个构件N2为标准点。第一个构件N1固定不动，将N2与后面所有的构件(N3、N4、N5…Ni)都进行交换，每次交换也都是一个新的构件序列，共i－2次交换，共产生i－2个新的构件序列。同理，固定第一、第二个构件，以第三个为标准，继续交换位置，生成i－3个构件序列。依次类推，最后共生成C(i，2)个构件序列。
(4)将C(i，2)个序列作为子代序列，然后都分别算出子代序列在流水线上的生产总时间以及初父代序列的构件生产总时间，再根据生产总时间，记录所有时间最短的序列。将所有时间最短的序列与初父代的原始序列总时间进行比较，若子代序列总时间全部大于初父代总时间，停止繁衍，则初父代为最优序列；若子代序列中有小于比初父代序列总时间子序列，那么就将该子代序列列出，并作为新的父代重复步骤(2)、(3)的步骤。
(5)通过子代序列的迭代繁衍，若繁衍的次数为P代仍然没有找出最优的构件序列，那么就在1到P代的所有序列中找出当前最优的序列作为最优近似解。若序列在繁衍的过程中，子代的所有序列不如父代序列，那么将终止繁衍下一代，则父代为最优序列。
实施例3
在实施例1-2的基础上，本实施例进一步提出基于上述PC构件自动化生产系统的生产工艺。具体为：
(1)用户以系统管理员的身份登录PC构件自动化生产系统，依据管理员权限进行相应的操作；
(2)用户通过前端显示模块在项目信息管理子模块进行以下操作：新建一个项目，将项目的相关信息输入进去，包括项目概况、分项建设、项目图片和项目周期等信息；
用户通过前端显示模块在构件批次管理子模块进行以下操作：根据楼栋与楼层信息添加当前项目的构件批次、构件数量、构件类型和构件体积等信息，为构件生产排产提供依据；
用户通过前端显示模块在构件类型管理子模块进行以下操作：添加、删除和修改不同类型的构件，不同类型的构件按其自身属性又可以分为不同的构件。
以外墙板为例，包括含门窗、含门、含窗、含暗梁暗柱、含暗梁、含暗柱、普通等7种形式。
用户通过前端显示模块在构件数据管理子模块进行以下操作：显示构件的名称、数量、类型及构件自身长、宽、高和体积等属性，并可以定位到项目的楼栋和楼层。
(3)所述数据处理模块对输入的数据进行运算得到PC构件排产的结构，并将排产结果反馈显示到所述前端显示模块。
(4)将所述PC构件排产结构传输给PC构件生产线，进行PC构件进行生产。
本发明的PC构件自动化生产系统及其生产工艺，对于提高构件生产效率，减少人工投入，降低生产成本有明显的改善作用。
本申请的PC构件自动化生产系统，设计系统层次结构及功能模块，采用改进后的排产算法对不同批次和类型的构件进行合理排序，找到了生产时间最短的构件生产顺序，达到了构件生产综合效益最大化。
对所有公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种PC构件自动化生产系统，其特征在于，所述系统包括前端显示模块、数据管理模块、数据处理模块、数据服务模块、通信模块和PC构件生产线。
2.根据权利要求1所述的一种PC构件自动化生产系统，其特征在于，所述前端显示模块包括：登入登出子模块、显示子模块、可视化分析子模块和输入输出子模块。
3.根据权利要求1所述的一种PC构件自动化生产系统，其特征在于，所述数据管理模块包括：项目信息管理子模块、构件批次管理子模块、构件类型管理子模块、构件数据管理子模块、约束组合管理子模块。
4.根据权利要求3所述的一种PC构件自动化生产系统，其特征在于，所述项目信息管理子模块分为项目数据列表、项目数据添加和构件批次查看；
所述构件批次管理子模块分为构件批次列表、构件批次添加和构件类型的查看；
构件类型管理子模块分为构件类型列表、构件类型添加和构件数据查看；
构件数据管理子模块分为构件数据列表、构件数据添加和构件数据修改；
约束组合管理子模块分为约束组合列表和约束组合添加。
5.根据权利要求3所述的一种PC构件自动化生产系统，其特征在于，所述数据处理模块，用于在进行构件生产排产过程中，期望兼顾效率最大化和最大程度满足构件的需求计划，求解构件排产的最优解是NP问题；
所述数据服务模块，用于采集存储数据，为生产系统的各个模块提供数据来源。
6.基于权利要求1-5中任一项所述PC构件自动化生产系统的PC构件自动化生产工艺，其特征在于，所述工艺具体包括：
(1)用户以系统管理员的身份登录PC构件自动化生产系统，依据管理员权限进行相应的操作；
(2)用户通过前段显示模块在项目信息管理子模块进行以下操作：新建一个项目，将项目的相关信息输入进去，包括项目概况、分项建设、项目图片和项目周期等信息；
用户通过前段显示模块在构件批次管理子模块进行以下操作：根据楼栋与楼层信息添加当前项目的构件批次、构件数量、构件类型和构件体积等信息，为构件生产排产提供依据；
用户通过前端显示模块在构件类型管理子模块进行以下操作：添加、删除和修改不同类型的构件，不同类型的构件按其自身属性又可以分为不同的构件；
用户通过前端显示模块在构件数据管理子模块进行以下操作：显示构件的名称、数量、类型及构件自身长、宽、高和体积等属性，并可以定位到项目的楼栋和楼层；
(3)所述数据处理模块对输入的数据进行运算得到PC构件排产的结构，并将排产结果反馈显示到所述前端显示模块；
(4)将所述PC构件排产结构传输给PC构件生产线，进行PC构件进行生产。
7.根据权利要求6所述的PC构件自动化生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)具体为：
(3.1)假设有i个构件，先获取需要排产的构件在每个工位上操作的时间，如构件Ni(T1，T2，T3，T4，…Tj)。共有构件N1、N2、N3…Ni；设定遗传繁衍的次数为P次和每一子代的数量；第一个原始的顺序作为初父代序列；
(3.2)取第一个构件N1，将构件N1分别与后面的所有构件(N2、N3、N4…Ni)交换位置，每次交换都是一个新的构件序列，共交换i－1次，共产生i－1个新的构件序列；
(3.3)固定第一个构件N1，第二个构件N2为标准点；第一个构件N1固定不动，将N2与后面所有的构件(N3、N4、N5…Ni)都进行交换，每次交换也都是一个新的构件序列，共i－2次交换，共产生i－2个新的构件序列；
同理，固定第一、第二个构件，以第三个为标准，继续交换位置，生成i－3个构件序列；
依次类推，最后共生成C(i，2)个构件序列；
(3.4)将C(i，2)个序列作为子代序列，然后都分别算出子代序列在流水线上的生产总时间以及初父代序列的构件生产总时间，再根据生产总时间，记录所有时间最短的序列；将所有时间最短的序列与初父代的原始序列总时间进行比较，若子代序列总时间全部大于初父代总时间，停止繁衍，则初父代为最优序列；若子代序列中有小于比初父代序列总时间子序列，那么就将该子代序列列出，并作为新的父代重复步骤(2)、(3)的步骤；
(3.5)通过子代序列的迭代繁衍，若繁衍的次数为P代仍然没有找出最优的构件序列，那么就在1到P代的所有序列中找出当前最优的序列作为最优近似解。若序列在繁衍的过程中，子代的所有序列不如父代序列，那么将终止繁衍下一代，则父代为最优序列。
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- 2019-10-24 CN CN201911015997.7A patent/CN111308965B/zh active Active
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