CN117709679B - 一种印刷品生产智能管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生产管理的技术领域，公开了一种印刷品生产智能管理方法及系统，所述方法包括：对印刷品生产过程进行形式化描述；对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品生产静态分配目标函数；对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理。本发明通过量化在不同印刷流水线分配方案下所有批次印刷品的印刷品工期与要求工期的差距构建目标函数，并为印刷机增加随机空置时间，避免印刷机长时间工作，结合印刷机已完成的印刷品总数对印刷机印刷效率进行折损，使得目标函数的印刷场景更加接近真实场景，提高印刷品分配方案的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及生产管理领域，尤其涉及一种印刷品生产智能管理方法及系统。
背景技术
印刷品生产是一个复杂的过程，涉及到多个环节和各种类型的印刷设备。传统上，这些环节之间的数据交流和管理往往依赖于人工操作和纸质文档，导致信息传递效率低下、错误率高、生产成本增加等问题。随着信息技术的不断发展，智能管理方法应运而生。智能管理方法利用先进的计算机技术和数据通信技术，将印刷设备连接起来，实现数据的自动采集、分析和共享。通过实时监控生产过程中的关键指标，如设备状态、生产进度、质量控制等，可以有效提高生产效率、降低成本，并且减少人为错误的发生。但是在实际生产过程中，由于印刷设备之间是相互独立的，需要人为调度安排印刷任务，造成设备使用分配不均，增加了设备停机时间的同时降低了设备利用率。针对该问题，本发明提出一种印刷品生智能管理方法与系统，通过设备间协同实现印刷设备动态优化调度和控制，提高设备使用效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种印刷品生产智能管理方法，目的在于：1）通过对印刷品生产过程进行形式化描述，并构建印刷品生产静态分配目标函数，根据不同批次印刷品的生产完成时间以及截止时间，量化在当前印刷流水线分配方案下所有批次印刷品的印刷品工期与要求工期的差距，同时在量化印刷品生产完成时间过程中，为每条印刷流水线的印刷机增加随机空置时间，避免印刷机长时间持续工作，影响机器寿命，同时结合印刷机已完成印刷的印刷品总数，对印刷机印刷效率进行折损，使得印刷品生产静态分配目标函数的印刷场景更加接近真实场景，提高印刷品分配方案的有效性；2）采用萤火虫算法对不同印刷品分配方案进行方向控制，使得迭代得到的印刷品分配方案更加接近上次迭代得到的最优分配方案，引入随机扩展因子以及随机扰动因子对传统萤火虫算法中的位置迭代公式进行优化，增加位置搜索范围以及位置移动步长，进而使得萤火虫位置能够突破种群束缚，改善位置的分布性，避免陷入局部最优，提高最优分配方案求解的准确性。
为实现上述目的，本发明提供的一种印刷品生产智能管理方法，包括以下步骤：
S1：对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程；
S2：基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，所述印刷品生产静态分配目标函数以最小化印刷品工期为目标，以印刷品在不同印刷流水线上的分配方案为自变量，以印刷过程中印刷流水线的空置时间比例为约束；
S3：对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品生产静态分配目标函数；
S4：对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理，其中引入随机扩展因子的萤火虫算法为所述无约束求解的主要实施方法。
作为本发明的进一步改进方法：
可选地，所述S1步骤中对印刷品生产过程进行形式化描述，包括：
对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程，其中印刷品生产过程的形式化描述流程为：
S11：获取印刷厂的印刷流水线数目M以及印刷品生产批次N；其中每条印刷流水线包含一台印刷机；
S12：获取每条印刷流水线对不同生产批次印刷品的准备时间以及存储管理时间，
其中准备时间包括准备纸张、印刷辅料以及检查流水线中印刷机作业规范的时间，存储管
理时间包括对印刷完成的印刷品进行过油、裱糊以及装订的时间，其中第m条印刷流水线对
第n批生产批次的印刷品的准备时间以及存储管理时间分别为；
S13：对每批印刷品的生产过程进行形式化描述，其中第n批印刷品的形式化描述流程为：为第n批印刷品分配对应的印刷流水线，印刷流水线在准备时间过程中准备纸张、印刷辅料以及检查流水线中印刷机作业规范，并操控印刷机对第n批印刷品进行生产，当生产完成后，在存储管理时间中对印刷完成的印刷品进行过油、裱糊以及装订。
可选地，所述S2步骤中基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，包括：
基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及印刷品生产静态分配目标函数的约束条件，所述印刷品生产静态分配目标函数以最小化印刷品工期为目标，以印刷品在不同印刷流水线上的分配方案为自变量，所构建的印刷品生产静态分配目标函数为：
；
；
；
；
；
；
；
其中：
表示印刷品生产静态分配目标函数，表示N批印刷品在不同印刷流水线上的
分配方案，表示分配给第n批印刷品的印刷流水线；在本发明实施例中，同一印刷流水线
可能被分配给不同批次的印刷品，则在该印刷流水线中，对不同批次印刷品的生产顺序进
行内部调整，其中需要印刷的印刷品总数除以截止生产完成时间到当前时间的时间长度为
生产顺序指标，生产顺序指标值越大，则在同一印刷流水线中，生产顺序越靠前；
表示第n批印刷品的提前生产完成时间，表示第n批印刷品的提前生产惩罚系
数；
表示第n批印刷品的推迟生产完成时间，表示第n批印刷品的推迟生产惩罚系
数；在本发明实施例中，默认所有惩罚系数均为1；
表示第n批印刷品的截止生产完成时间；
表示按照分配方案，第n批印刷品的生产完成时间；
表示按照分配方案，第n批印刷品的生产时间，分别
印刷流水线对第n批印刷品的准备时间以及存储管理时间，表示印刷流水线中印
刷机对第n批印刷品的印刷时间；
表示以自然常数为底的指数函数；
表示第n批印刷品的开始生产时间，表示第n批印刷品对于印
刷流水线的生产批次，表示印刷流水线中第j批生产批次的印刷品的生产时间，表示印刷流水线完成印刷流水线中第j批生产批次后的随机空置时间；在
本发明实施例中，；
表示印刷流水线中印刷机印刷单位印刷品的印刷时间，表示印刷流
水线中印刷机在对第n批印刷品进行印刷前已印刷完成的印刷品数目；在本发明实施例
中，表示印刷流水线中印刷机对第n批印刷品中第件印刷品的印刷效率；
表示第n批印刷品中需要印刷的印刷品总数；
H表示预设的最大印刷品数目阈值。
可选地，所述印刷品生产静态分配目标函数的约束条件为：
印刷品生产静态分配目标函数的约束条件以印刷过程中印刷流水线的空置时间比例为约束，其中印刷品生产静态分配目标函数的约束条件为：
；
其中：
表示印刷流水线以当前时刻为起点，完成所有批次印刷品时刻为终点的
时间范围内，印刷流水线不处于印刷品生产状态的时间长度；在本发明实施例中，印刷流
水线的准备时间、存储管理时间以及印刷时间即为印刷流水线处于印刷品生产状态的时
间；
S表示以当前时刻为起点，完成所有批次印刷品时刻为终点的时间范围长度；
表示预设的最低空置时间比例。
可选地，所述S3步骤中对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，包括：
对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品
生产静态分配目标函数，其中无约束化处理结果为：
；
；
其中：
表示印刷品生产静态分配目标函数的无约束化处理结果；
表示惩罚因子，表示惩罚参数，将设置为0.0001；
表示参与N批印刷品生产的印刷流水线数目。
可选地，所述S4步骤中对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，包括：
非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解，得到最优印刷
品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理，其中无约束优化求解流程为：
S41：初始化生成K只萤火虫的位置，每只萤火虫的位置维度为N，每个位置维度的编码表示对应印刷流水线的条数编号，则每只萤火虫的位置对应一组印刷品分配方案，其中初始化生成的第k只萤火虫位置为：
；
其中：
表示初始化生成的第k只萤火虫位置，；
表示萤火虫位置中第n个萤火虫位置维度的位置值；
S42：设置萤火虫位置的当前迭代次数为d，最大迭代次数为D，则第k只萤火虫的位
置的第d次迭代结果为，d的初始值为0；
S43：将萤火虫位置的第d次迭代结果输入到非约束的印刷品生产静态分配目标函
数中，得到萤火虫位置迭代结果的目标函数值，其中萤火虫位置迭代结果的目标函数值
为，将目标函数值最小的位置同时标记为第d次迭代得到的最优萤火虫位置；
S44：对萤火虫位置进行迭代，其中第k只萤火虫的迭代公式为：
；
；
；
；
；
其中：
表示随机扰动因子，表示0-1正态分布，c表示随机扰动参数，随机
扰动因子服从的分布为；
表示伽马函数；
表示第d+1次迭代的随机扩展因子；
表示最优萤火虫位置对的吸引力，表示光吸收系数，将设置为2，
表示预设的最大吸引力，表示之间的欧式距离；
S45：令，返回步骤S44，直到达到最大迭代次数，得到K组萤火虫位置的最
终迭代结果，选取目标函数值最小的最终迭代结果作为求解得到的最优印刷品分配方案。
可选地，所述S4步骤中基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理，包括：
基于最优印刷品分配方案向不同批次的印刷品分配印刷流水线，按照印刷流水
线内部的生产顺序进行印刷品生产，直到生产完成N个批次的印刷品。
为了解决上述问题，本发明提供一种印刷品生产智能管理系统，其特征在于，所述系统包括：
生产过程描述模块，用于对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程；
生产管理目标函数构建模块，用于基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品生产静态分配目标函数；
印刷品分配装置，用于对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，存储至少一个指令；
通信接口，实现电子设备通信；及
处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的印刷品生产智能管理方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的印刷品生产智能管理方法。
相对于现有技术，本发明提出一种印刷品生产智能管理方法，该技术具有以下优势：
首先，本方案基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数，所述印刷品生产静态分配目标函数以最小化印刷品工期为目标，以印刷品在不同印刷流水线上的分配方案为自变量，所构建的印刷品生产静态分配目标函数为：
；
；
；
；
；
；
；
其中：表示印刷品生产静态分配目标函数，表示N批印刷品在不同印刷流水线
上的分配方案，表示分配给第n批印刷品的印刷流水线；表示第n批印刷品的提前生产
完成时间，表示第n批印刷品的提前生产惩罚系数；表示第n批印刷品的推迟生产完成
时间，表示第n批印刷品的推迟生产惩罚系数；表示第n批印刷品的截止生产完成时间；表示按照分配方案，第n批印刷品的生产完成时间；表示按照分
配方案，第n批印刷品的生产时间，分别印刷流水线对第n批印刷品的准备时
间以及存储管理时间，表示印刷流水线中印刷机对第n批印刷品的印刷时间；
表示以自然常数为底的指数函数；表示第n批印刷品的开始生产时间，
表示第n批印刷品对于印刷流水线的生产批次，表示印刷流水线中第j批生产批
次的印刷品的生产时间，表示印刷流水线完成印刷流水线中第j批生产批
次后的随机空置时间；表示印刷流水线中印刷机印刷单位印刷品的印刷时间，表示印刷流水线中印刷机在对第n批印刷品进行印刷前已印刷完成的印刷品数目；表示第n批印刷品中需要印刷的印刷品总数；H表示预设的最大印刷品数目阈值。本方
案通过对印刷品生产过程进行形式化描述，并构建印刷品生产静态分配目标函数，根据不
同批次印刷品的生产完成时间以及截止时间，量化在当前印刷流水线分配方案下所有批次
印刷品的印刷品工期与要求工期的差距，同时在量化印刷品生产完成时间过程中，为每条
印刷流水线的印刷机增加随机空置时间，避免印刷机长时间持续工作，影响机器寿命，同时
结合印刷机已完成印刷的印刷品总数，对印刷机印刷效率进行折损，使得印刷品生产静态
分配目标函数的印刷场景更加接近真实场景，提高印刷品分配方案的有效性。
同时，本方案提出一种目标函数求解方法，初始化生成K只萤火虫的位置，每只萤火虫的位置维度为N，每个位置维度的编码表示对应印刷流水线的条数编号，则每只萤火虫的位置对应一组印刷品分配方案，其中初始化生成的第k只萤火虫位置为：
；
其中：表示初始化生成的第k只萤火虫位置，；表示萤火虫位置
中第n个萤火虫位置维度的位置值；设置萤火虫位置的当前迭代次数为d，最大迭代次数为
D，则第k只萤火虫的位置的第d次迭代结果为，d的初始值为0；将萤火虫位置的第d次迭
代结果输入到非约束的印刷品生产静态分配目标函数中，得到萤火虫位置迭代结果的目标
函数值，其中萤火虫位置迭代结果的目标函数值为，将目标函数值最小的位置同
时标记为第d次迭代得到的最优萤火虫位置；对萤火虫位置进行迭代，其中第k只萤火
虫的迭代公式为：
；
；
；
；
；
其中：表示随机扰动因子，表示0-1正态分布，c表示随机扰动参
数，随机扰动因子服从的分布为；表示伽马函数；表示第d+1次迭代的随
机扩展因子；表示最优萤火虫位置对的吸引力，表示光吸收系数，将设置为
2，表示预设的最大吸引力，表示之间的欧式距离；令，直
到达到最大迭代次数，得到K组萤火虫位置的最终迭代结果，选取目标函数值最小的最终迭
代结果作为求解得到的最优印刷品分配方案。本方案采用萤火虫算法对不同印刷品分配
方案进行方向控制，使得迭代得到的印刷品分配方案更加接近上次迭代得到的最优分配方
案，引入随机扩展因子以及随机扰动因子对传统萤火虫算法中的位置迭代公式进行优化，
增加位置搜索范围以及位置移动步长，进而使得萤火虫位置能够突破种群束缚，改善位置
的分布性，避免陷入局部最优，提高最优分配方案求解的准确性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种印刷品生产智能管理方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的印刷品生产智能管理系统的功能模块图；
图2中：100印刷品生产智能管理系统，101生产过程描述模块，102生产管理目标函数构建模块，103印刷品分配装置；
图3为本发明一实施例提供的实现印刷品生产智能管理方法的电子设备的结构示意图；
图3中：1电子设备，10处理器，11存储器，12程序，13通信接口。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种印刷品生产智能管理方法。所述印刷品生产智能管理方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述印刷品生产智能管理方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
实施例1：
S1：对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程。
所述S1步骤中对印刷品生产过程进行形式化描述，包括：
对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程，其中印刷品生产过程的形式化描述流程为：
S11：获取印刷厂的印刷流水线数目M以及印刷品生产批次N；其中每条印刷流水线包含一台印刷机；
S12：获取每条印刷流水线对不同生产批次印刷品的准备时间以及存储管理时间，
其中准备时间包括准备纸张、印刷辅料以及检查流水线中印刷机作业规范的时间，存储管
理时间包括对印刷完成的印刷品进行过油、裱糊以及装订的时间，其中第m条印刷流水线对
第n批生产批次的印刷品的准备时间以及存储管理时间分别为；
S13：对每批印刷品的生产过程进行形式化描述，其中第n批印刷品的形式化描述流程为：为第n批印刷品分配对应的印刷流水线，印刷流水线在准备时间过程中准备纸张、印刷辅料以及检查流水线中印刷机作业规范，并操控印刷机对第n批印刷品进行生产，当生产完成后，在存储管理时间中对印刷完成的印刷品进行过油、裱糊以及装订。
S2：基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，所述印刷品生产静态分配目标函数以最小化印刷品工期为目标，以印刷品在不同印刷流水线上的分配方案为自变量，以印刷过程中印刷流水线的空置时间比例为约束。
所述S2步骤中基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，包括：
根据形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及印刷品生产静态分配目标函数的约束条件，所述印刷品生产静态分配目标函数以最小化印刷品工期为目标，以印刷品在不同印刷流水线上的分配方案为自变量，所构建的印刷品生产静态分配目标函数为：
；
；
；
；
；
；
；
其中：
表示印刷品生产静态分配目标函数，表示N批印刷品在不同印刷流水线上的
分配方案，表示分配给第n批印刷品的印刷流水线；在本发明实施例中，同一印刷流水线
可能被分配给不同批次的印刷品，则在该印刷流水线中，对不同批次印刷品的生产顺序进
行内部调整，其中需要印刷的印刷品总数除以截止生产完成时间到当前时间的时间长度为
生产顺序指标，生产顺序指标值越大，则在同一印刷流水线中，生产顺序越靠前；
表示第n批印刷品的提前生产完成时间，表示第n批印刷品的提前生产惩罚系
数；
表示第n批印刷品的推迟生产完成时间，表示第n批印刷品的推迟生产惩罚系
数；
表示第n批印刷品的截止生产完成时间；
表示按照分配方案，第n批印刷品的生产完成时间；
表示按照分配方案，第n批印刷品的生产时间，分别
印刷流水线对第n批印刷品的准备时间以及存储管理时间，表示印刷流水线中印
刷机对第n批印刷品的印刷时间；
表示以自然常数为底的指数函数；
表示第n批印刷品的开始生产时间，表示第n批印刷品对于印
刷流水线的生产批次，表示印刷流水线中第j批生产批次的印刷品的生产时间，表示印刷流水线完成印刷流水线中第j批生产批次后的随机空置时间；在
本发明实施例中，；
表示印刷流水线中印刷机印刷单位印刷品的印刷时间，表示印刷流
水线中印刷机在对第n批印刷品进行印刷前已印刷完成的印刷品数目；
表示第n批印刷品中需要印刷的印刷品总数；
H表示预设的最大印刷品数目阈值。
所述印刷品生产静态分配目标函数的约束条件为：
印刷品生产静态分配目标函数的约束条件以印刷过程中印刷流水线的空置时间比例为约束，其中印刷品生产静态分配目标函数的约束条件为：
；
其中：
表示印刷流水线以当前时刻为起点，完成所有批次印刷品时刻为终点的
时间范围内，印刷流水线不处于印刷品生产状态的时间长度；在本发明实施例中，印刷流
水线的准备时间、存储管理时间以及印刷时间即为印刷流水线处于印刷品生产状态的时
间；
S表示以当前时刻为起点，完成所有批次印刷品时刻为终点的时间范围长度；
表示预设的最低空置时间比例。
S3：对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品生产静态分配目标函数。
所述S3步骤中对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，包括：
对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品
生产静态分配目标函数，其中无约束化处理结果为：
；
；
其中：
表示印刷品生产静态分配目标函数的无约束化处理结果；
表示惩罚因子，表示惩罚参数，将设置为0.0001；
表示参与N批印刷品生产的印刷流水线数目。
S4：对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理。
所述S4步骤中对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，包括：
非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解，得到最优印刷
品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理，其中无约束优化求解流程为：
S41：初始化生成K只萤火虫的位置，每只萤火虫的位置维度为N，每个位置维度的编码表示对应印刷流水线的条数编号，则每只萤火虫的位置对应一组印刷品分配方案，其中初始化生成的第k只萤火虫位置为：
；
其中：
表示初始化生成的第k只萤火虫位置，；
表示萤火虫位置中第n个萤火虫位置维度的位置值；
S42：设置萤火虫位置的当前迭代次数为d，最大迭代次数为D，则第k只萤火虫的位
置的第d次迭代结果为，d的初始值为0；
S43：将萤火虫位置的第d次迭代结果输入到非约束的印刷品生产静态分配目标函
数中，得到萤火虫位置迭代结果的目标函数值，其中萤火虫位置迭代结果的目标函数值
为，将目标函数值最小的位置同时标记为第d次迭代得到的最优萤火虫位置；
S44：对萤火虫位置进行迭代，其中第k只萤火虫的迭代公式为：
；
；
；
；
；
其中：
表示随机扰动因子，表示0-1正态分布，c表示随机扰动参数，随机
扰动因子服从的分布为；
表示伽马函数；
表示第d+1次迭代的随机扩展因子；
表示最优萤火虫位置对的吸引力，表示光吸收系数，将设置为2，
表示预设的最大吸引力，表示之间的欧式距离；
S45：令，返回步骤S44，直到达到最大迭代次数，得到K组萤火虫位置的最
终迭代结果，选取目标函数值最小的最终迭代结果作为求解得到的最优印刷品分配方案。
所述S4步骤中基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理，包括：
基于最优印刷品分配方案向不同批次的印刷品分配印刷流水线，按照印刷流水
线内部的生产顺序进行印刷品生产，直到生产完成N个批次的印刷品。
实施例2：
如图2所示，是本发明一实施例提供的印刷品生产智能管理系统的功能模块图，其可以实现实施例1中的印刷品生产智能管理方法。
本发明所述印刷品生产智能管理系统100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述印刷品生产智能管理系统可以包括生产过程描述模块101、生产管理目标函数构建模块102及印刷品分配装置103。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
生产过程描述模块101，用于对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程；
生产管理目标函数构建模块102，用于基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品生产静态分配目标函数；
印刷品分配装置103，用于对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理。
详细地，本发明实施例中所述印刷品生产智能管理系统100中的所述各模块在使用时采用与上述的图1中所述的印刷品生产智能管理方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
实施例3：
如图3所示，是本发明一实施例提供的实现印刷品生产智能管理方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、通信接口13和总线，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如程序12。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（SecureDigital， SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如程序12的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（Control Unit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（用于实现印刷品生产智能管理的程序12等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述通信接口13可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接，并实现电子设备内部组件之间的连接通信。
所述总线可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图3仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图3示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种印刷品生产智能管理方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程；
S2：基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，所述印刷品生产静态分配目标函数以最小化印刷品工期为目标，以印刷品在不同印刷流水线上的分配方案为自变量，以印刷过程中印刷流水线的空置时间比例为约束；
S3：对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品生产静态分配目标函数；
S4：对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理；
所述S2步骤中基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，包括：
基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及印刷品生产静态分配目标函数的约束条件，所述印刷品生产静态分配目标函数以最小化印刷品工期为目标，以印刷品在不同印刷流水线上的分配方案为自变量，所构建的印刷品生产静态分配目标函数为：
Gn＝max{0,-(Ln(θn)-deadlinen)}；
Cn＝max{0,Ln(θn)-deadlinen}；
θ＝[θ1,θ2,...,θn,...,θN]；
其中：
f(θ)表示印刷品生产静态分配目标函数，θ表示N批印刷品在不同印刷流水线上的分配方案，θn表示分配给第n批印刷品的印刷流水线；
Gn表示第n批印刷品的提前生产完成时间，αn表示第n批印刷品的提前生产惩罚系数；
Cn表示第n批印刷品的推迟生产完成时间，βn表示第n批印刷品的推迟生产惩罚系数；
deadlinen表示第n批印刷品的截止生产完成时间；
Ln(θn)表示按照分配方案θn，第n批印刷品的生产完成时间；
表示按照分配方案θn，第n批印刷品的生产时间，分别印刷流水线θn对第n批印刷品的准备时间以及存储管理时间，表示印刷流水线θn中印刷机对第n批印刷品的印刷时间；
exp(·)表示以自然常数为底的指数函数；
表示第n批印刷品的开始生产时间，表示第n批印刷品对于印刷流水线θn的生产批次，表示印刷流水线θn中第j批生产批次的印刷品的生产时间，表示印刷流水线θn完成印刷流水线θn中第j批生产批次后的随机空置时间；
表示印刷流水线θn中印刷机印刷单位印刷品的印刷时间，表示印刷流水线θn中印刷机在对第n批印刷品进行印刷前已印刷完成的印刷品数目；
Sumn表示第n批印刷品中需要印刷的印刷品总数；
H表示预设的最大印刷品数目阈值；
所述印刷品生产静态分配目标函数的约束条件为：
印刷品生产静态分配目标函数的约束条件以印刷过程中印刷流水线的空置时间比例为约束，其中印刷品生产静态分配目标函数的约束条件为：
其中：
表示印刷流水线θn以当前时刻为起点，完成所有批次印刷品时刻为终点的时间范围内，印刷流水线θn不处于印刷品生产状态的时间长度；
S表示以当前时刻为起点，完成所有批次印刷品时刻为终点的时间范围长度；
表示预设的最低空置时间比例；
所述S3步骤中对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，包括：
对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品生产静态分配目标函数F(θ)，其中无约束化处理结果为：
其中：
F(θ)表示印刷品生产静态分配目标函数f(θ)的无约束化处理结果；
μ表示惩罚因子，ε表示惩罚参数，将ε设置为0.0001；
num表示参与N批印刷品生产的印刷流水线数目；
所述S4步骤中对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，包括：
非约束的印刷品生产静态分配目标函数F(θ)进行无约束优化求解，得到最优印刷品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理，其中无约束优化求解流程为：
S41：初始化生成K只萤火虫的位置，每只萤火虫的位置维度为N，每个位置维度的编码表示对应印刷流水线的条数编号，则每只萤火虫的位置对应一组印刷品分配方案，其中初始化生成的第k只萤火虫位置为：
其中：
表示初始化生成的第k只萤火虫位置，k∈[1,K]；
表示萤火虫位置中第n个萤火虫位置维度的位置值；
S42：设置萤火虫位置的当前迭代次数为d，最大迭代次数为D，则第k只萤火虫的位置的第d次迭代结果为d的初始值为0；
S43：将萤火虫位置的第d次迭代结果输入到非约束的印刷品生产静态分配目标函数中，得到萤火虫位置迭代结果的目标函数值，其中萤火虫位置迭代结果的目标函数值为将目标函数值最小的位置同时标记为第d次迭代得到的最优萤火虫位置
S44：对萤火虫位置进行迭代，其中第k只萤火虫的迭代公式为：
其中：
rand表示随机扰动因子，Norm(0,1)表示0-1正态分布，c表示随机扰动参数，随机扰动因子服从的分布为
Γ(·)表示伽马函数；
cd+1表示第d+1次迭代的随机扩展因子；
表示最优萤火虫位置对的吸引力，ρ表示光吸收系数，将ρ设置为2，p0表示预设的最大吸引力，表示之间的欧式距离；
S45：令d＝d+1，返回步骤S44，直到达到最大迭代次数，得到K组萤火虫位置的最终迭代结果，选取目标函数值最小的最终迭代结果作为求解得到的最优印刷品分配方案θ*。
2.如权利要求1所述的一种印刷品生产智能管理方法，其特征在于，所述S1步骤中对印刷品生产过程进行形式化描述，包括：
对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程，其中印刷品生产过程的形式化描述流程为：
S11：获取印刷厂的印刷流水线数目M以及印刷品生产批次N；其中每条印刷流水线包含一台印刷机；
S12：获取每条印刷流水线对不同生产批次印刷品的准备时间以及存储管理时间，其中准备时间包括准备纸张、印刷辅料以及检查流水线中印刷机作业规范的时间，存储管理时间包括对印刷完成的印刷品进行过油、裱糊以及装订的时间，其中第m条印刷流水线对第n批生产批次的印刷品的准备时间以及存储管理时间分别为
S13：对每批印刷品的生产过程进行形式化描述，其中第n批印刷品的形式化描述流程为：为第n批印刷品分配对应的印刷流水线，印刷流水线在准备时间过程中准备纸张、印刷辅料以及检查流水线中印刷机作业规范，并操控印刷机对第n批印刷品进行生产，当生产完成后，在存储管理时间中对印刷完成的印刷品进行过油、裱糊以及装订。
3.如权利要求1所述的一种印刷品生产智能管理方法，其特征在于，所述S4步骤中基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理，包括：
基于最优印刷品分配方案θ*向不同批次的印刷品分配印刷流水线，按照印刷流水线内部的生产顺序进行印刷品生产，直到生产完成N个批次的印刷品。
4.一种印刷品生产智能管理系统，其特征在于，所述系统包括：
生产过程描述模块，用于对印刷品生产过程进行形式化描述，得到形式化描述的印刷品生产过程；
生产管理目标函数构建模块，用于基于形式化描述的印刷品生产过程，构建印刷品生产静态分配目标函数以及约束条件，对构建的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束化处理，得到非约束的印刷品生产静态分配目标函数；
印刷品分配装置，用于对非约束的印刷品生产静态分配目标函数进行无约束优化求解得到最优印刷品分配方案，基于最优印刷品分配方案进行印刷品生产管理，以实现一种如权利要求1-3任一项所述的印刷品生产智能管理方法。
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