CN116300776B - 一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据处理领域，具体涉及一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，包括：获取纱线车间加工工序间的逆序树状图和连接有向图；根据逆序树状图和有向图得到故障设备和目标转移设备之间的第一树状关系图和第一生产负荷占比；根据第一生产负荷占比得到第一特征；根据第一特征得到第一负荷增加值；根据第一负荷增加值得到第一生产负荷比重；根据第一生产负荷比重和未故障前各设备的生产负荷得到故设备的负荷转移倾向系数；根据设备生产负荷转移倾向系数进行故障设备对应的生产加工过程的调度。本发明用数据处理方式，得到各设备的生产负荷改变情况，使得对其设备的调整更加明确。

Description

一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法

技术领域

本发明涉及数据处理领域，具体涉及一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法。

背景技术

随着我国工业化水平的不断发展，制造业内各生产企业的竞争也越来越激烈，为了保证生产效率，生产企业对流水线上各生产工序中生产设备的优化调度越来越受到重视。在纺纱行业中，由于纺纱车间的生产过程中具有严格的生产工序顺序性，当生产流水线上发生设备故障时，对整个生产流水线的生产效率产生的影响较大，这时为了保证整个生产流水线的生产效率，就需要对纺纱车间的生产加工过程进行合理的优化调度。

在纺纱车间的生产中，由于纺纱过程包含多道具有严格顺序性的生产工序，若其中一道生产工序中的设备出现故障，这个故障造成的影响可能由生产顺序顺延至下道生产工序的生产设备中，进而对整个生产流水线均造成影响，而使设备产生故障的原因可能是由于设备老化以及人为错误操作等，此时就需要对生产加工任务进行及时的优化调度来保证生产效率，但是现有技术中一般将故障设备的生产任务均分给同生产工序的设备，但由于整个生产线上的生产设备承担的生产任务可能是不同的，因此，对于故障设备所在生产工序的后续工序中的其他生产设备，故障设备的生产任务对同生产工序的设备造成的生产负荷也会继承制后续工序，因此，就需要一种可以根据生产线各生产工序中设备的生产关系来进行生产加工过程中对出现故障后进行生产过程优化调度的方法来保证生产效率。

发明内容

本发明提供一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，以解决现有的问题。

本发明的一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法采用如下技术方案：

本发明一个实施例提供了一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，该方法包括以下步骤：

获取纱线车间加工工序间的逆序树状图和加工工序间各设备的连接有向图；

根据纱线车间加工工序间的逆序树状图和各设备间的连接有向图得到故障设备和目标转移设备之间的树状关系图，记为第一树状关系图；根据第一树状关系图得到故障设备到目标转移设备转移路径中各设备的之间的物料占比，记为第一生产负荷占比；根据故障设备到目标转移设备的转移路径过程中每个设备的第一生产负荷占比获得每个设备的生产负荷增量，根据生产负荷增量得到故障设备到目标转移设备的转移路径过程中生产负荷增加的设备的负荷增加值；根据负荷增加值得到前序级别的每个设备的生产负荷增加值在同工序级别中所有设备的生产负荷值所占的比重，记为第一生产负荷比重；

根据第一生产负荷比重和设备在发生生产故障前的生产负荷得到故障设备到目标转移设备中设备的负荷转移倾向系数；

根据故障设备到目标转移设备的路径中的各设备生产负荷转移倾向系数来调整各设备的生产负荷。

进一步地，所述第一树状关系图的获取方法为：

以每个设备为单独的一个节点，根据纱线车间加工工序的逆序树状图和各设备间的连接有向图确定出故障设备与目标转移设备之间的节点，即由故障设备节点开始，目标转移设备节点结束，然后依据原料供给关系找到其它的节点，最终将各节点相连得到故障设备与目标转移设备之间的树状关系图，该树状关系图为第一树状关系图。

进一步地，所述第一生产负荷占比的获取方法为：

将任意一个节点记为第一节点，获取向第一节点供给物料的所有节点，记为第二节点，计算每个第二节点向第一节点供给的物料量与所有第二节点向第一节点供给物料量之和的比值，即第一生产负荷占比。

进一步地，所述每个设备的生产负荷增量的获取方法为：

获得故障设备到目标转移设备路径中的任意一条线路的各工序级别中的各设备，记为第一设备，所有第一设备的第一生产负荷占比的累乘结果得到每个设备的生产负荷增量。

进一步地，所述负荷增加值的获取方法为：

根据第一特征和故障设备在未发生故障前的生产负荷和路径中各设备的第一生产负荷占比的累乘得到最终的设备负荷增加值。

进一步地，所述第一生产负荷比重的获取方式：

第一生产负荷比重的公式为：

其中，N表示在m工序级别中使得设备的生产负荷增加的设备数量；表示从 任意工序级别的第k个故障设备到第g个目标转移设备的路径中，第m个工序级别中的第n个 设备的生产负荷增加值在同工序级别中所有生产负荷增加值里所占的比重，表示 第k个故障设备到同工序级别的第g个目标转移设备路径中第m个工序级别的第n个设备的 生产负荷增量，表示第k个故障设备的生产负荷，表示第k个故障设备到同工 序级别的第g个目标转移设备路径中第m个工序级别的第n个设备的生产负荷增加值。

进一步地，所述故障设备到目标转移设备中设备的负荷转移倾向系数的获取方法为：

负荷转移倾向系数为：

其中，表示生产工序级别的总个数，表示第工序级别中存在负荷增加的设 备的个数，表示从任意工序级别的第k个故障设备到第g个目标转移设备的路径 中，第m个工序级别中的第n个设备的生产负荷增加值在同工序级别中所有生产负荷增加值 里所占的比重，f(m,n)表示第m个工序级别第n个设备的在未发生故障之前的生产负荷， 表示第个设备发生故障到其以同生产工序级别中的第个目标转移设备的生产负荷转移 倾向系数。

本发明的技术方案的有益效果是：现有技术中对生产设备发生故障后的生产过程进行调度的方式主要为平均分配故障设备的生产任务至各同生产工序的其他设备中，这种方式未考虑到故障设备的生产任务对后续工序中的设备造成的生产负荷影响，本发明根据生产线上各生产工序中各设备的连接情况，对故障设备的生产任务进行基于其对各生产设备全局负荷的再分配，相比于现有技术，本发明的生加工过程调度方法使故障设备产生的生产负荷对其他生产设备的影响最小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法的步骤流程图；

图2为本发明一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法的纱线车间加工工序间的逆序树状图以及加工工序间各设备的连接有向图；

图3为本发明一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法的故障设备到目标转移设备之间的设备关联图；

图4为本发明一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法的故障设备到目标转移设备之间的路径图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S001:获取纱线车间加工工序间的逆序树状图以及加工工序间各设备的连接有向图。

获取纱线车间加工工序间的逆序树状图以及加工工序间各设备的连接有向图。如图2所示。

在图2中，纱线车间加工工序间的逆序树状图的初始节点为原料，下级节点为生产工序，各生产工序间由完成生产工序的各生产设备进行连接，如图2所示，值得说明的是，生产工序间的设备可能并不是全连接的，这是由于生产线上的生产设备实际布置决定的。

步骤S002:根据纱线车间加工工序的逆序树状图以及加工工序间各设备的连接有向图结合故障设备的生产负荷计算故障设备向同工序中其他设备的实时负荷转移倾向系数。

对于一个故障设备，其所在生产工序级别在逆序树中的位置越靠近根节点，其表示的工序级别越小。

需要说明的是，当任意一个工序级别中出现故障设备时，如果该故障设备的工序级别之后的工序级别中再出现一个故障设备，则该故障设备的生产负荷应该优先进行调度。

逆序树节点的工序级别表示方式为：根节点为第0工序级别节点也即原料节点，与根节点直接相连的后续生产工序级别为第1工序级别节点，与第1工序级别节点直接相连的后续生产工序级别为第2工序级别节点，值得说明的是，若一个生产工序级别同时作为两个工序级别的直接后续工序级别，则取工序级别较大的工序级别为该工序级别。

对于一个故障设备，其生产负荷从前序级别的生产工序级别中的各设备继承，并 会传递至后续工序级别中的各设备中，故障设备的生产负荷以归一化数值（本实施例使 用线性归一化方法）表示，其中下标k表示在任意一个工序级别中第k个故障设备。

需要说明的是，同个工序级别设备可能同时出现故障，则同工序级别的故障设备对应的生产负荷应该同时进行转移占比的计算。

从故障设备到目标转移设备的路径中受影响设备的生产负荷改变情况依据各设备之间的生产负荷占比决定。

对于一个故障设备，其生产负荷最终一定是与故障设备同处一个生产工序级别中的其他设备所承受，但当同工序级别的其他设备承受故障设备的生产负荷时，前后生产工序级别中各生产设备的负荷情况也会发生改变。

对于故障设备的生产负荷，该故障设备所在生产工序级别之前的生产工序级别 之中的设备所受的生产负荷影响的计算过程如下：

故障设备的生产负荷转移到目标转移设备的过程如图3所示。

需要说明的是，(m,n)表示第m个生产工序级别的第n个设备。

在图3中， 第3工序级别中的设备1故障，若设备1故障后其生产负荷的转移目标是设备3，则计算第3工序级别的前工序级别中的设备的同工序级别设备负荷相对转移占比需要获取故障设备到生产负荷转移目标的路径，该路径是指，以故障设备为起点，目标转移设备为终点，中间节点为与二者有连接关系的前工序级别中的节点。则对于图3，以（3，1）表示故障设备，以(3,3)表示目标转移设备，则路径如下：

（3，1）（2，1）（3，3）；（3，1）（2，2）（1，2）（2，3）（3，3）；（3，1）（2，2）（1， 1）（2，1）（3，3）；这些路径中，对于路径（3，1）（2，1）（3，3），第2个工序级别中的节点 只出现过一次，则说明在此路径中，故障设备的生产负荷并未使第2个工序级别中设备1的 生产负荷量发生增加，其改变的仅是（2，1）的生产负荷的流向，也即原本由（2，1）流向（3，1） 的生产负荷在（3，1）故障后转为流向（3，3）；对于路径（3，1）（2，2）（1，2）（2，3）（3， 3），第2个工序级别节点出现了两次，则说明在第2个工序级别中，原本由生产设备（2，2）流 向（3，1）的生产负荷由于故障而致使这部分生产负荷由（3，3）继承，但生产负荷无法直接由 （2，2）流向（3，3），这是由于二者间没有相连关系，而二者通过再前生产工序级别的（1，2）连 接获取，因此，实际上，对于第2个工序级别，其上的节点（2，3）是存在生产负荷量的增加的。 而对于路径（3，1）（2，2）（1，1）（2，1）（3，3），与上述路径同理，（2，1）也是存在生产负 荷量的变化的，因此，仅有路径（3，1）（2，2）（1，2）（2，3）（3，3）以及路径（3，1）（2，2）（1，1）（2，1）（3，3）可以表示第2个工序级别中设备（2，1）与（2，3）是存在生产负荷增加 的，则按照寻找到的路径，将无关路径剔除，仅留下相关路径，构成图结构如图4所示。

以表示在图4中设备（3，1）由（2，2）获得的生产负荷占设备（3，1）获 得的总生产负荷之比（故障设备的生产负荷在该设备没故障时是由之前生产工序级别中与 故障设备有连接关系的设备传递而来的）以表示在图4中设备（2，2）用于传递 至故障设备（3，1）的生产负荷中由设备（1，1）继承而来的生产负荷占设备（2，2）用于传递至 故障设备（3，1）的所有生产负荷的占比。则将故障设备的生产负荷向前一生产工序级别溯 源，则前一生产工序级别中，设备（2，1）先获得故障设备的生产负荷中的占 比，然后再将其直接转移至目标设备（3，3）也即此时（2，1）的生产负荷相较于未发生故障时 的生产负荷并未改变；再由设备（2，2）获得故障设备的生产负荷中的占比， 而由于（2，2）无法直接将其传递至目标设备（3，3），则还需要将这份生产负荷向前序步骤溯 源，则这份生产负荷又有的比例溯源为设备（1，1）传递，有 的比例溯源为设备（1，2）传递（值得说明的是），此时根 据已经获得的路径信息，溯源过程已经结束，因此，此时进行生产负荷的转移，转移时由路 径（3，1）（2，2）（1，1）（2，1）（3，3）可知，溯源至设备（1，1）的生产负荷转移至（2，1）并 全部转移（）至（3，3）则此时，设备（2，1）相比于设备（3，1）未故障时具 有新的生产负荷转移到了其上，因此其新增的生产负荷为故障设备的生产负荷中的占比，同理，由路径（3，1）（2，2）（1， 2）（2，3）（3，3）可知，溯源至设备（1，2）的生产负荷转移至（2，3）并全部转移（）至（3，3）则此时，设备（2，3）相比于设备（3，1）未故障时具有新的生产 负荷转移到了其上，因此其新增的生产负荷为故障设备的生产负荷中的占比。

将任意一个节点记为第一节点，获取向第一节点供给物料的所有节点，记为第二节点，计算每个第二节点向第一节点供给的物料量与所有第二节点向第一节点供给物料量之和的比值，即第一生产负荷占比。

经过上述过程可知，确定了故障设备生产负荷的转移目标设备g后（目标转移设 备与故障设备是属于同一生产工序级别的第g个设备）可获取故障设备生产负荷在前生产 工序级别的转移路径，仅保留转移路径，判断转移路径中存在生产负荷增加的设备，将该设 备所在转移路径位置之前所有的路径段对应的各设备生产负荷占比累乘。负荷占比累乘就 是从故障设备到目标转移设备中确定出来的一条路径中，前序设备中的各个设备的生产负 荷占比的乘积得到使得生产负荷增加的设备的生产负荷，记作，其表示为第m个工 序级别中的第n个设备生产负荷的增量，用表示第m个工序级别中的第n个设备 的生产负荷增加值。

记生产工序级别为中第个存在负荷增大的设备节点的生产负荷占比累乘结果 为，将该累乘结果记为第一特征，表示在级别生产工序中，故障设备的生 产负荷使其中第个发生负荷增大的生产设备的生产负荷增加了，将该设备的 生产负荷增加值记为第一负荷增加值。

对于故障设备排序中的第个序号的故障设备，以上述方式获取故障设备生产负 荷在前级别各生产工序中使各生产设备的负荷增加量，计算属于同一生产工序中存在生 产负荷增加的各设备间的负荷增加占比，也即同级设备负荷相对转移占比，以表 示，将该记为第一生产负荷比重，根据上述可写出下面公式：

其中，N表示在m工序级别中使得设备的生产负荷增加的设备数量；表示从 任意工序级别的第k个故障设备到第g个目标转移设备的路径中，第m个工序级别中的第n个 设备的生产负荷增加值在同工序级别中所有生产负荷增加值里所占的比重，表示 第k个故障设备到同工序级别的第g个目标转移设备路径中第m个工序级别的第n个设备的 生产负荷增量，表示第k个故障设备的生产负荷，表示第k个故障设备到同工 序级别的第g个目标转移设备路径中第m个工序级别的第n个设备的生产负荷增加值，表示第k个故障设备到同工序级别的第g个目标转移设备路径中第m个工 序级别的所有设备的生产负荷增加值。

对于故障设备后各生产工序级别中的各生产设备，则直接根据生产连接的比例分配关系，由于前序工序级别中各设备按照供应比例进行后续的分配，仅需要计算在设备故障前以及故障后下级设备的生产负荷变化，仍以图3为例。

第4个生产工序级别中的设备1表示为(4,1)，(4,1)在故障设备(3,1)未发生故障 时，获取来自(3,1)的生产负荷为。在设备(3,1) 故障后，在并未获 取来自目标设备（3，3）的生产负荷时，设备（4，1）的生产负荷是减小的。以同样方式判断所 有级别4生产工序中的设备的生产负荷变化，获取各设备的同级设备负荷相对转移占比。

则以上述方式对于故障设备的生产负荷，其后续生产工序中存在负荷增加设备 的同工序级别设备负荷相对转移占比也可记为。

以表示第个生产工序级别中第个负荷增加的设备在故障设备发生故障 前的负荷占额定最大负荷的占比，则第个故障设备到第g个目标转移设备的过程的路径中 各设备的负荷转移倾向系数的计算方式如下：

其中，表示生产工序级别的总个数，表示第工序级别中存在负荷增加的设 备的个数。表示设备在故障设备故障前的生产负荷越小，其能承受的故障设备 生产负荷转移的能力就越大。表示在设备发生故障时，其以同生产工序级别中第个目 标转移设备的负荷转移倾向越大。

至此，得到故障设备k对所有目标转移设备的转移倾向系数。

步骤 S003:根据实时负荷转移倾向系数进行故障设备对应的生产加工过程的调度。

由于故障设备的负荷转移目标是实时改变的，也即将故障设备的生产负荷分成多份，故障生产负荷以最小单位为该生产负荷。则将每个单位生产负荷转移至当前负荷转移倾向系数最大的目标设备，分配完成后，更新所有设备的负荷值，重新计算各目标设备的负荷转移倾向系数，并继续转移单位生产负荷，直到故障设备的生产负荷转移完成。最终的生产负荷转移结果即为调度结果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

获取纱线车间加工工序间的逆序树状图和加工工序间各设备的连接有向图；

根据纱线车间加工工序间的逆序树状图和各设备间的连接有向图得到故障设备和目标转移设备之间的树状关系图，记为第一树状关系图；根据第一树状关系图得到故障设备到目标转移设备转移路径中各设备的之间的物料占比，记为第一生产负荷占比；根据故障设备到目标转移设备的转移路径过程中每个设备的第一生产负荷占比获得每个设备的生产负荷增量，根据生产负荷增量得到故障设备到目标转移设备的转移路径过程中生产负荷增加的设备的负荷增加值；根据负荷增加值得到前序级别的每个设备的生产负荷增加值在同工序级别中所有设备的生产负荷值所占的比重，记为第一生产负荷比重；

根据第一生产负荷比重和设备在发生生产故障前的生产负荷得到故障设备到目标转移设备中设备的负荷转移倾向系数；

根据故障设备到目标转移设备的路径中的各设备生产负荷转移倾向系数来调整各设备的生产负荷；

所述第一生产负荷比重的获取方式：

第一生产负荷比重的公式为：

其中，N表示在m工序级别中使得设备的生产负荷增加的设备数量；表示从任意工序级别的第k个故障设备到第g个目标转移设备的路径中，第m个工序级别中的第n个设备的生产负荷增加值在同工序级别中所有生产负荷增加值里所占的比重，/>表示第k个故障设备到同工序级别的第g个目标转移设备路径中第m个工序级别的第n个设备的生产负荷增量，/>表示第k个故障设备的生产负荷，/>表示第k个故障设备到同工序级别的第g个目标转移设备路径中第m个工序级别的第n个设备的生产负荷增加值；

所述故障设备到目标转移设备中设备的负荷转移倾向系数的获取方法为：

负荷转移倾向系数为：

其中，表示生产工序级别的总个数，/>表示第/>工序级别中存在负荷增加的设备的个数，/>表示从任意工序级别的第k个故障设备到第g个目标转移设备的路径中，第m个工序级别中的第n个设备的生产负荷增加值在同工序级别中所有生产负荷增加值里所占的比重，f(m,n)表示第m个工序级别第n个设备的在未发生故障之前的生产负荷，/>表示第个设备发生故障到其以同生产工序级别中的第/>个目标转移设备的生产负荷转移倾向系数。

2.根据权利要求1所述一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，其特征在于，所述第一树状关系图的获取方法为：

以每个设备为单独的一个节点，根据纱线车间加工工序的逆序树状图和各设备间的连接有向图确定出故障设备与目标转移设备之间的节点，即由故障设备节点开始，目标转移设备节点结束，然后依据原料供给关系找到其它的节点，最终将各节点相连得到故障设备与目标转移设备之间的树状关系图，该树状关系图为第一树状关系图。

3.根据权利要求1所述一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，其特征在于，所述第一生产负荷占比的获取方法为：

将任意一个节点记为第一节点，获取向第一节点供给物料的所有节点，记为第二节点，计算每个第二节点向第一节点供给的物料量与所有第二节点向第一节点供给物料量之和的比值，即第一生产负荷占比。

4.根据权利要求1所述一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，其特征在于，所述每个设备的生产负荷增量的获取方法为：

获得故障设备到目标转移设备路径中的任意一条线路的各工序级别中的各设备，记为第一设备，所有第一设备的第一生产负荷占比的累乘结果得到每个设备的生产负荷增量。

5.根据权利要求1所述一种纺纱车间生产加工过程的优化调度方法，其特征在于，所述负荷增加值的获取方法为：

根据第一特征和故障设备在未发生故障前的生产负荷和路径中各设备的第一生产负荷占比的累乘得到最终的设备负荷增加值。