CN117973813B - 一种可视化的模具柔性生产调度方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可视化的模具柔性生产调度方法及系统,属于模具生产管理领域,其中方法包括:读取新增模具生产指令;调取模具生产链和模具生产资源库;进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域;进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间;基于模具生产调度寻优函数,进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案,执行新增模具生产任务的生产调度。本申请解决了现有技术中针对新增模具生产任务与模具生产资源库之间的资源调度准确性差、适应度低,导致模具生产资源调度质量差的技术问题,达到了提高新增模具生产任务与模具生产资源库之间的资源调度准确性、适应度,提升模具生产资源调度质量的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及模具生产管理领域,具体涉及一种可视化的模具柔性生产调度方法及系统。
背景技术
随着制造业向个性化和柔性化发展,模具作为重要的工艺装备,其生产过程面临着日益增长的新增模具生产任务的压力。当前,针对新增模具生产任务的资源调度主要依赖人工经验进行,但随着模具种类和工序的增多,生产资源条件的复杂化,这种调度方式逐渐暴露出资源调度准确性差、适应度低的问题,导致模具生产资源与新增模具生产任务之间匹配不足,不能充分提高资源利用率,影响产能。另外,静态的人工调度也难以对复杂动态的生产过程进行实时优化,无法满足多变的新增模具生产任务,使得模具生产资源的调度质量得不到有效保障。
发明内容
本申请通过提供了一种可视化的模具柔性生产调度方法及系统,旨在解决现有技术中针对新增模具生产任务与模具生产资源库之间的资源调度准确性差、适应度低,导致模具生产资源调度质量差的技术问题。
鉴于上述问题,本申请提供了一种可视化的模具柔性生产调度方法及系统。
本申请公开的第一个方面,提供了一种可视化的模具柔性生产调度方法,该方法包括:连接MES模具生产管理系统,读取新增模具生产指令,其中,新增模具生产指令包括新增模具生产任务,以及新增模具生产任务对应的模具生产成本约束和模具生产时限约束;交互MES模具生产管理系统,调取模具生产链和模具生产资源库,其中,模具生产链包括A个模具生产节点,A为大于1的正整数;根据模具生产资源库进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,其中,模具生产调度资源域包括模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域;基于模具生产链,根据新增模具生产任务对模具生产调度资源域进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间;基于预先构建的模具生产调度寻优函数,结合模具生产成本约束和模具生产时限约束对模具生产资源调度解空间进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案;将模具生产资源调度方案发送至MES模具生产管理系统,根据模具生产资源调度方案执行新增模具生产任务的生产调度。
本申请公开的另一个方面,提供了一种可视化的模具柔性生产调度系统,该系统包括:生产指令读取模块,用于连接MES模具生产管理系统,读取新增模具生产指令,其中,新增模具生产指令包括新增模具生产任务,以及新增模具生产任务对应的模具生产成本约束和模具生产时限约束;资源库调取模块,用于交互MES模具生产管理系统,调取模具生产链和模具生产资源库,其中,模具生产链包括A个模具生产节点,A为大于1的正整数;资源域生成模块,用于根据模具生产资源库进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,其中,模具生产调度资源域包括模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域;调度决策解析模块,用于基于模具生产链,根据新增模具生产任务对模具生产调度资源域进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间;解空间寻优模块,用于基于预先构建的模具生产调度寻优函数,结合模具生产成本约束和模具生产时限约束对模具生产资源调度解空间进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案;生产任务调度模块,用于将模具生产资源调度方案发送至MES模具生产管理系统,根据模具生产资源调度方案执行新增模具生产任务的生产调度。
本申请中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
由于采用了连接MES模具生产管理系统,读取新增模具生产指令,得到模具生产任务及约束条件,相比现有人工经验依赖的静态调度方式,实现了与MES模具生产管理系统的动态联动,实时获取最新的模具生产计划相关数据;调取模具生产链和模具生产资源库数据,获取模具生产链上各节点资源数据;根据模具生产资源库数据,进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,相比现有方法中资源信息分散、匹配不足的情况,通过将不同类型资源进行融合实现资源融合利用,构建模具生产任务可利用的资源池;基于生产链数据,解析模具生产资源调度决策,搭建调度解空间,实现了现有人工经验条件下难以达到的全局调度解探索;结合约束条件,基于调度寻优函数对调度解空间进行深度寻优,生成优化调度方案,获得模具生产优化调度方案,实现自动根据新增模具生产任务得到模具生产优化调度方案;将调度方案发送执行,实现最终调度输出与执行的技术方案,解决了现有技术中针对新增模具生产任务与模具生产资源库之间的资源调度准确性差、适应度低,导致模具生产资源调度质量差的技术问题,达到了提高新增模具生产任务与模具生产资源库之间的资源调度准确性、适应度,提升模具生产资源调度质量的技术效果。
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,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它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1为本申请实施例提供了一种可视化的模具柔性生产调度方法的一种流程示意图;
图2为本申请实施例提供了一种可视化的模具柔性生产调度方法中进行模具生产资源补充的一种流程示意图;
图3为本申请实施例提供了一种可视化的模具柔性生产调度系统的一种结构示意图。
附图标记说明:生产指令读取模块11,资源库调取模块12,资源域生成模块13,调度决策解析模块14,解空间寻优模块15,生产任务调度模块16。
具体实施方式
本申请提供的技术方案总体思路如下:
本申请实施例提供了一种可视化的模具柔性生产调度方法及系统,通过构建包含不同类型资源的调度资源域,基于生产链对资源域进行智能化调度解析,再结合约束条件,利用调度寻优算法获得模具生产优化配置方案,最终实时调度模具生产链资源,实现柔性化生产。
具体而言,首先,连接MES系统,提取生产任务及约束信息,并从MES系统调取模具生产链和资源库数据。然后,根据资源库信息,进行跨链、跨系统的模具生产资源融合,形成支持柔性生产的调度资源域。在此基础上,依托生产链,对调度资源域进行资源调度决策分析,构建调度解空间。随后,基于预先建立的模具生产调度寻优函数,结合成本和时间约束条件,通过深度优化搜索算法,快速锁定满足约束条件的模具生产优化方案。最终,该优化方案被下发至MES模具生产管理系统,实时驱动模具生产链上的各节点资源,完成模具的柔性化生产。
综上,本申请有效解决了现有技术中模具生产资源融合利用和柔性生产调度机制不足的问题,实现了模具生产流程的智能化管理,提高新增模具生产任务与模具生产资源库之间的资源调度准确性、适应度,提升模具生产资源调度质量。
在介绍了本申请基本原理后,下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。
实施例一
如图1所示,本申请实施例提供了一种可视化的模具柔性生产调度方法,该方法包括:
连接MES模具生产管理系统,读取新增模具生产指令,其中,所述新增模具生产指令包括新增模具生产任务,以及所述新增模具生产任务对应的模具生产成本约束和模具生产时限约束;
在本申请实施例中,MES模具生产管理系统是用于模具生产管理和调度执行的信息系统,通过调用MES模具生产管理系统提供的应用程序接口API,与MES模具生产管理系统进行数据交互。新增模具生产指令是指添加到MES模具生产管理系统中的新的模具生产任务及相关参数数据,当接收到客户的新订单时,MES模具生产管理系统根据客户的新订单生成新增模具生产指令。新增模具生产指令包括新增模具生产任务,以及与该新增模具生产任务对应的模具生产成本约束和模具生产时限约束。其中,新增模具生产任务是指新增加的需要调度和执行的模具生产活动;模具生产成本约束是指模具生产成本的限制条件,用于指导模具生产调度的优化;模具生产时限约束是指模具生产时限的限制条件,也用于指导模具生产调度的优化。
通过读取新增模具生产指令,获得新增模具生产任务的详细信息,以及模具生产成本和时限的约束条件,为后续的模具生产调度资源融合、生产调度方案生成、优化等提供输入和指导约束。
交互所述MES模具生产管理系统,调取模具生产链和模具生产资源库,其中,所述模具生产链包括A个模具生产节点,A为大于1的正整数;
在本申请实施例中,通过与MES模具生产管理系统进行交互,调取模具生产链和模具生产资源库。其中,模具生产链是指完成模具加工制造整个流程所涉及的不同模具生产环节的有序连接;模具生产链包括A个模具生产节点,A为大于1的正整数,例如,模具生产链包括材料加工、零件加工、装配、调试等多个模具生产节点;模具生产资源库是指储存模具生产所需各类资源数据的数据库或信息系统,包括模具生产物料资源库、模具生产人员资源库、模具生产设备资源库等。
通过与MES模具生产管理系统交互获得模具生产链和模具生产资源库,为后续的模具生产调度资源融合和生产资源调度决策解析等提供了支撑。
根据所述模具生产资源库进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,其中,所述模具生产调度资源域包括模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域;
进一步的,本申请实施例还包括:
所述模具生产资源库包括模具生产物料资源库、模具生产人员资源库和模具生产设备资源库;
交互所述MES模具生产管理系统,读取固有模具生产资源调度方案,其中,所述固有模具生产资源调度方案包括固有模具生产物料调度决策、固有模具生产人员调度决策和固有模具生产设备调度决策;
交互所述MES模具生产管理系统,获得异常物料资源信息、异常人员资源信息和异常设备资源信息;
基于所述异常物料资源信息和所述固有模具生产物料调度决策对所述模具生产物料资源库进行物料资源融合,获得所述模具生产物料资源域;
基于所述异常人员资源信息和所述固有模具生产人员调度决策对所述模具生产人员资源库进行人员资源融合,获得所述模具生产人员资源域;
基于所述固有模具生产设备调度决策和所述异常设备资源信息对所述模具生产设备资源库进行设备资源融合,生成所述模具生产设备资源域;
根据所述模具生产物料资源域、所述模具生产人员资源域和所述模具生产设备资源域,生成所述模具生产资源域。
在一种可行的实施方式中,模具生产资源库包括模具生产物料资源库、模具生产人员资源库、模具生产设备资源库。其中,模具生产物料资源库是用于存储和管理模具生产过程中需要使用的各类材料、辅料、工装等物料资源的数据,如材料库存信息、物料采购信息等;模具生产人员资源库是用于存储和管理从事模具生产活动的作业人员和技术人员的数据,如人员基本信息、技能信息、班次信息等;模具生产设备资源库是用于存储和管理参与模具生产的各类加工设备、运输设备、检测设备等数据,如设备基本参数、状态信息、保养信息等。首先,通过API与MES模具生产管理系统进行交互,从MES模具生产管理系统中读取固有的模具生产资源调度方案,该固有模具生产资源调度方案是指MES模具生产管理系统根据以往的生产经验而建立的标准化生产资源使用方案,该方案包括固有模具生产物料调度决策、固有模具生产人员调度决策和固有模具生产设备调度决策。其中,固有模具生产物料调度决策是指定模具生产过程中使用的标准材料种类、品级以及使用数量、顺序等;固有模具生产人员调度决策是确定模具生产各工序所需要的标准作业人员配置,包括人数、技能要求等;固有模具生产设备调度决策是指定模具生产各工序使用的标准设备型号、设备参数等。同时,通过MES模具生产管理系统的API,获得异常物料资源信息、异常人员资源信息和异常设备资源信息。其中,异常物料资源信息是反映物料资源异常情况的信息,如材料缺货、原材料品级不符、工装损坏等;异常人员资源信息是反映人员资源异常情况的信息,如技能人员请假、新增实习人员等;异常设备资源信息是反映设备资源异常情况的信息,如设备故障、设备保养等。
随后,分析异常物料资源信息,标识出当前物料资源状态与固有模具生产物料调度决策不匹配的地方,如某物料库存不足、某材料品级不符等,在固有模具生产物料调度决策基础上,根据异常物料资源信息,找到可替代的物料选择方案,将替代的物料选择方案应用到模具生产的每个环节,形成候选物料调度方案,实现物料资源融合。重复进行物料资源融合,得到多组候选物料调度方案,进行多组候选物料调度方案集成,得到最终的模具生产物料资源域。同时,分析异常人员资源信息,标识出人员资源状态与固有模具生产人员调度决策不匹配的地方,如技能工请假、新增实习生等,在固有模具生产人员调度决策基础上,根据异常信息,制定可选的人员选派方案,例如重新规划作业班组、调整作业人数、汇总技能需求等,将可选的人员选派方案应用到模具生产的每个环节,形成候选人员调度方案,实现人员资源融合。重复进行人员资源融合,得到多组候选人员调度方案,进行多组候选人员调度方案集成,得到生产人员资源域。同步的,分析异常设备资源信息,标识出设备资源状态与固有模具生产设备调度决策不匹配的地方,如机床过载、测量仪故障等,在固有模具生产设备调度决策基础上,根据异常信息,确定可选的设备使用方案,例如切换备用设备、调整设备负荷等,将设备使用方案应用到模具生产的每个工序,形成候选设备调度方案,实现设备资源融合。重复进行设备资源融合,得到多组候选设备调度方案,将多组候选设备调度方案集成,得到模具生产设备资源域。然后,将模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域这三类资源域集成,形成模具生产资源域,从不同维度描述模具生产过程中可利用的物料、人员以及设备资源情况。以生成跨域的模具生产调度方案提供基础。
进一步的,如图2所示,本申请实施例还包括:
基于所述新增模具生产任务对所述模具生产资源域进行生产资源裕度识别,获得模具生产资源裕度;
判断所述模具生产资源裕度是否小于预设资源裕度;
若所述模具生产资源裕度小于所述预设资源裕度,生成资源补充指令;
根据所述资源补充指令对所述模具生产资源域进行模具生产资源补充。
在一种优选的实施方式中,首先,基于读取的新增模具生产任务,分析该生产任务对各类生产资源的需求信息,如任务所需材料数量、所需机加工设备类型及加工工时、任务涉及的工序及对应人员技能等。然后,结合生成的模具生产资源域,按照资源类型比较生产任务的资源需求信息和资源域中的资源供给数据,得到模具生产资源裕度,即当前资源储备量相对生产任务资源需求的余量。随后,读取预设的模具生产资源裕度阈值,即预设资源裕度,该预设资源裕度通过历史数据分析确定,是保证模具生产稳定运行所需的资源余量下限。之后,比较得到的模具生产资源裕度与预设资源裕度的大小,如果当前模具生产资源裕度小于预设资源裕度,则判断生产资源供给无法满足新增生产任务的需求,此时,生成相应的资源补充指令,以补足生产资源储备。接着,并解析资源补充指令,提取资源补充的具体内容,如补充类别、补充参数等,再根据资源补充指令中资源补充的具体内容,确定补充资源来源,组织资源补充工作,如物料补充、人员补充或设备补充等。在获得补充物料、人员或设备后,对原有的模具生产资源域进行更新,即在原资源数据基础上增加补充内容,获取规模扩大的新资源域数据,实现模具生产资源补充。
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产调度资源域进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间;
进一步的,本申请实施例还包括:
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产物料资源域进行多次物料资源分配,获得多个物料资源调度解,其中,每个物料资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的物料资源调度决策;
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产人员资源域进行多次人员资源分配,获得多个人员资源调度解,其中,每个人员资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的人员资源调度决策;
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产设备资源域进行多次设备资源分配,获得多个设备资源调度解,其中,每个设备资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的设备资源调度决策;
根据所述多个物料资源调度解、所述多个人员资源调度解和所述多个设备资源调度解进行随机组合,获得多个模具生产资源调度解,并将所述多个模具生产资源调度解添加至所述模具生产资源调度解空间,其中,每个模具生产资源调度解包括随机的一个物料资源调度解、随机的一个人员资源调度解,以及随机的一个设备资源调度解。
在一种可行的实施方式中,首先,分析新增模具生产任务的物料资源需求,根据模具生产链的节点流程,在每个节点上重复执行物料资源分配,匹配物料资源域,形成多个物料调度方案,作为多个物料资源调度解,每个物料资源调度解包含模具生产链全链路中各节点的物料调度决策内容。同时,分析新增模具生产任务的人员资源需求,根据模具生产链的节点流程,在每个节点上重复执行人员资源分配,匹配人员资源域,形成多个人员调度方案,作为多个人员资源调度解,每个人员资源调度解都包含模具生产链全链路中各节点的人员调度决策内容。同时,分析新增模具生产任务的设备资源需求,根据模具生产链的节点流程,在每个节点上重复执行设备资源分配,匹配设备资源域,形成多个设备调度方案,作为多个设备资源调度解,每个设备资源调度解都包含全链路中各节点的设备调度决策内容。之后,提取所获得的多个物料资源调度解、多个人员资源调度解和多个设备资源调度解,利用随机组合算法,从多个物料资源调度解、多个人员资源调度解和多个设备资源调度解中分别选取一个调度解,进行横向融合。重复随机组合运算,形成多个模具生产调度解,每个模具生产资源调度解包括随机的一个物料资源调度解、随机的一个人员资源调度解、随机的一个设备资源调度解。之后,将多个模具生产调度解进行集成,得到模具生产资源调度解空间。
基于预先构建的模具生产调度寻优函数,结合所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束对所述模具生产资源调度解空间进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案;
进一步的,本申请实施例还包括:
根据所述模具生产资源调度解空间,提取第一模具生产资源调度解;
基于所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束,根据所述模具生产调度寻优函数,计算所述第一模具生产资源调度解对应的第一调度解质量系数;
根据所述模具生产资源调度解空间,提取第二模具生产资源调度解,并基于所述模具生产成本约束、所述模具生产时限约束和所述模具生产调度寻优函数,计算所述第二模具生产资源调度解对应的第二调度解质量系数;
将所述第一调度解质量系数和所述第二调度解质量系数进行比较,筛选当前优胜调度解质量系数;
基于所述第一模具生产资源调度解和所述第二模具生产资源调度解,匹配所述当前优胜调度解质量系数对应的当前优胜模具生产资源调度解;
基于所述当前优胜调度解质量系数和所述当前优胜模具生产资源调度解,继续对所述模具生产资源调度解空间进行迭代寻优,直至满足预设深度寻优约束时,生成所述模具生产资源调度方案。
进一步的,本申请实施例还包括:
基于所述新增模具生产任务对所述第一模具生产资源调度解进行匹配度识别,获得第一调度任务资源匹配度;
基于所述第一模具生产资源调度解进行生产成本预测和生产时限预测,获得第一调度预测成本和第一调度预测时限;
基于所述模具生产成本约束对所述第一调度预测成本进行成本适应度评价,获得第一调度成本适应度;
基于所述模具生产时限约束对所述第一调度预测时限进行时间适应度评价,获得第一调度时间适应度;
将所述第一调度任务资源匹配度、所述第一调度成本适应度和所述第一调度时间适应度输入所述模具生产调度寻优函数,得到所述第一调度解质量系数;
其中,所述模具生产调度寻优函数为:;
其中,QCS表征调度解质量系数,QCA表征调度任务资源匹配度,QCB表征调度成本适应度,QCC表征调度时间适应度,α、γ、β为预设权重约束,且,α、γ、β的和为1。
在一种优选的实施方式中,首先,遍历模具生产资源调度解空间中的多个模具生产资源调度解,每次提取一个模具生产资源调度解,作为第一模具生产资源调度解。然后,比较新增模具生产任务的资源需求信息和第一模具生产资源调度解中的资源供给信息,由专家组进行匹配和契合度评估,获得第一模具生产资源调度解相对新增生产任务的资源匹配度定量分值,得到第一调度任务资源匹配度,反映了第一模具生产资源调度解满足任务需求的程度。随后,加载第一模具生产资源调度解,解析其中包含的工序流程、物料清单、设备使用信息等;在标准模具生产成本计算模型的基础上,代入第一模具生产资源调度解的资源参数,进行定量成本测算;在标准模具生产时间计算模型的基础上,代入第一调度解的资源参数,进行定量时限测算,获得第一模具生产资源调度解执行时的预测成本总额及预测生产用时,作为第一调度预测成本和第一调度预测时限。随后,比较第一调度预测成本与模具生产成本约束,如果第一调度预测成本超出模具生产成本约束,则成本适应度计算值为0,如果第一调度预测成本未超出模具生产成本约束,则计算成本适应度的定量分值,数值范围为0到1,获得反映第一模具生产资源调度解在成本符合性方面的评价结果,即第一调度成本适应度。同时,比较第一调度预测时限和模具生产时限约束,如果第一调度预测时限超出模具生产时限约束,则时间适应度计算值为0;如果第一调度预测时限未超出模具生产时限约束,则计算时间适应度的定量分值,数值范围为0到1,获得反映第一资源调度解在时限符合性方面的评价结果,即第一调度时间适应度。随后,调取模具生产调度寻优函数,该模具生产调度寻优函数为:;
其中,QCS表征调度解质量系数,QCA表征调度任务资源匹配度,QCB表征调度成本适应度,QCC表征调度时间适应度,α、γ、β为预设权重约束,且,α、γ、β的和为1。通过模具生产调度寻优函数整合各评价因素,计算得到第一模具生产资源调度解的质量系数QCS,得到的调度解质量系数值越大,表示对应调度解的优秀程度越高。接着,将第一调度任务资源匹配度、第一调度成本适应度和第一调度时间适应度输入模具生产调度寻优函数,得到第一调度解质量系数。
随后,分析异常物料资源信息,标识出当前物料资源状态与固有模具生产物料调度决策不匹配的地方,如某物料库存不足、某材料品级不符等,在固有模具生产物料调度决策基础上,根据异常物料资源信息,找到可替代的物料选择方案,将替代的物料选择方案应用到模具生产的每个环节,形成候选物料调度方案,实现物料资源融合。重复进行物料资源融合,得到多组候选物料调度方案,进行多组候选物料调度方案集成,得到最终的模具生产物料资源域。同时,分析异常人员资源信息,标识出人员资源状态与固有模具生产人员调度决策不匹配的地方,如技能工请假、新增实习生等,在固有模具生产人员调度决策基础上,根据异常信息,制定可选的人员选派方案,例如重新规划作业班组、调整作业人数、汇总技能需求等,将可选的人员选派方案应用到模具生产的每个环节,形成候选人员调度方案,实现人员资源融合。重复进行人员资源融合,得到多组候选人员调度方案,进行多组候选人员调度方案集成,得到生产人员资源域。同步的,分析异常设备资源信息,标识出设备资源状态与固有模具生产设备调度决策不匹配的地方,如机床过载、测量仪故障等,在固有模具生产设备调度决策基础上,根据异常信息,确定可选的设备使用方案,例如切换备用设备、调整设备负荷等,将设备使用方案应用到模具生产的每个工序,形成候选设备调度方案,实现设备资源融合。重复进行设备资源融合,得到多组候选设备调度方案,将多组候选设备调度方案集成,得到模具生产设备资源域。然后,将模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域这三类资源域集成,形成模具生产资源域,从不同维度描述模具生产过程中可利用的物料、人员以及设备资源情况。以生成跨域的模具生产调度方案提供基础。
将所述模具生产资源调度方案发送至所述MES模具生产管理系统,根据所述模具生产资源调度方案执行所述新增模具生产任务的生产调度。
进一步的,本申请实施例还包括:
连接所述MES模具生产管理系统,读取实时异常生产资源数据;
基于所述实时异常生产资源数据对所述新增模具生产任务进行异常影响识别,获得异常资源任务影响度;
判断所述异常资源任务影响度是否小于预设异常影响度;
若所述异常资源任务影响度大于/等于所述预设异常影响度,获得资源调度优化指令;
基于所述资源调度优化指令,根据所述实时异常生产资源数据对所述模具生产资源调度方案进行优化,获得优化生产资源调度方案;
根据所述优化生产资源调度方案对所述新增模具生产任务进行生产调度。
在一种可行的实施方式中,首先,调用MES模具生产管理系统提供的API,下发提取实时生产资源异常数据的请求,MES模具生产管理系统接收请求,采集检测到的各类异常事件,包括设备故障、质量问题、能源中断、物料短缺等,得到实时异常生产资源数据。然后,加载新增模具生产任务的生产过程配置数据,分析实时异常生产资源数据的具体内容,将异常信息和任务配置信息进行关联分析,评估异常对任务执行的影响效度,计算获得异常资源任务影响度,该影响度从0到1定量描述异常对任务的影响大小。
随后,读取预设的异常影响度阈值,即预设异常影响度,该预设异常影响度是用于判断是否需要进行调度优化的决策依据。接着,将获取的异常资源任务影响度与预设异常影响度进行比较,如果异常资源任务影响度小于预设异常影响度,则判定新增产任务受影响轻微,可以按照原始调度方案执行,无需进行优化;如果异常资源任务影响度大于等于预设异常影响度,则根据异常信息和生产任务要求,分析需要调整的资源类别,计算资源的优化参数,如设备切换方案、物料替代方案、人员重新规划安排等,将涉及的资源类型及其优化参数组织封装为资源调度优化指令,以驱动后续的调度方案优化。之后,加载原始的模具生产资源调度方案,解析生成的资源调度优化指令,提取指令优化要求,对照实时异常生产资源数据,重新规划调度决策,生成优化生产资源调度方案,包括调整后的物料分配方案、人员任务规划、设备备用选择等。然后,加载生成的优化生产资源调度方案,提取方案中包含的物料分配方案、人员任务规划、设备备用选择等实施内容,将方案内容按照下达至MES模具生产管理系统中,MES模具生产管理系统根据接收到的优化生产资源调度方案,对应地控制车间设备、人员、物料等,组织实施当前的新增模具生产任务,完成基于实时数据和反馈的调度方案持续优化调整,以及闭环控制,确保生产任务的顺利有效执行,提高生产效率。
综上所述,本申请实施例所提供的一种可视化的模具柔性生产调度方法具有如下技术效果:
连接MES模具生产管理系统,读取新增模具生产指令,其中,新增模具生产指令包括新增模具生产任务,以及新增模具生产任务对应的模具生产成本约束和模具生产时限约束,获取调度的基础数据。交互MES模具生产管理系统,调取模具生产链和模具生产资源库,为后续生产调度提供基础。根据模具生产资源库进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,构建支持柔性生产的调度资源域。基于模具生产链,根据新增模具生产任务对模具生产调度资源域进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间,生成调度候选解空间。基于预先构建的模具生产调度寻优函数,结合模具生产成本约束和模具生产时限约束对模具生产资源调度解空间进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案,高效准确地得到最优的资源调度方案。将模具生产资源调度方案发送至MES模具生产管理系统,根据模具生产资源调度方案执行新增模具生产任务的生产调度,完成调度闭环,实现模具柔性生产智能化调度,提高新增模具生产任务与模具生产资源库之间的资源调度准确性、适应度,提升模具生产资源调度质量。
实施例二
基于与前述实施例中一种可视化的模具柔性生产调度方法相同的发明构思,如图3所示,本申请实施例提供了一种可视化的模具柔性生产调度系统,该系统包括:
生产指令读取模块11,用于连接MES模具生产管理系统,读取新增模具生产指令,其中,所述新增模具生产指令包括新增模具生产任务,以及所述新增模具生产任务对应的模具生产成本约束和模具生产时限约束;
资源库调取模块12,用于交互所述MES模具生产管理系统,调取模具生产链和模具生产资源库,其中,所述模具生产链包括A个模具生产节点,A为大于1的正整数;
资源域生成模块13,用于根据所述模具生产资源库进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,其中,所述模具生产调度资源域包括模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域;
调度决策解析模块14,用于基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产调度资源域进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间;
解空间寻优模块15,用于基于预先构建的模具生产调度寻优函数,结合所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束对所述模具生产资源调度解空间进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案;
生产任务调度模块16,用于将所述模具生产资源调度方案发送至所述MES模具生产管理系统,根据所述模具生产资源调度方案执行所述新增模具生产任务的生产调度。
进一步的,资源域生成模块13包括以下执行步骤:
所述模具生产资源库包括模具生产物料资源库、模具生产人员资源库和模具生产设备资源库;
交互所述MES模具生产管理系统,读取固有模具生产资源调度方案,其中,所述固有模具生产资源调度方案包括固有模具生产物料调度决策、固有模具生产人员调度决策和固有模具生产设备调度决策;
交互所述MES模具生产管理系统,获得异常物料资源信息、异常人员资源信息和异常设备资源信息;
基于所述异常物料资源信息和所述固有模具生产物料调度决策对所述模具生产物料资源库进行物料资源融合,获得所述模具生产物料资源域;
基于所述异常人员资源信息和所述固有模具生产人员调度决策对所述模具生产人员资源库进行人员资源融合,获得所述模具生产人员资源域;
基于所述固有模具生产设备调度决策和所述异常设备资源信息对所述模具生产设备资源库进行设备资源融合,生成所述模具生产设备资源域;
根据所述模具生产物料资源域、所述模具生产人员资源域和所述模具生产设备资源域,生成所述模具生产资源域。
进一步的,资源域生成模块13还包括以下执行步骤:
基于所述新增模具生产任务对所述模具生产资源域进行生产资源裕度识别,获得模具生产资源裕度;
判断所述模具生产资源裕度是否小于预设资源裕度;
若所述模具生产资源裕度小于所述预设资源裕度,生成资源补充指令;
根据所述资源补充指令对所述模具生产资源域进行模具生产资源补充。
进一步的,调度决策解析模块14包括以下执行步骤:
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产物料资源域进行多次物料资源分配,获得多个物料资源调度解,其中,每个物料资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的物料资源调度决策;
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产人员资源域进行多次人员资源分配,获得多个人员资源调度解,其中,每个人员资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的人员资源调度决策;
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产设备资源域进行多次设备资源分配,获得多个设备资源调度解,其中,每个设备资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的设备资源调度决策;
根据所述多个物料资源调度解、所述多个人员资源调度解和所述多个设备资源调度解进行随机组合,获得多个模具生产资源调度解,并将所述多个模具生产资源调度解添加至所述模具生产资源调度解空间,其中,每个模具生产资源调度解包括随机的一个物料资源调度解、随机的一个人员资源调度解,以及随机的一个设备资源调度解。
进一步的,解空间寻优模块15包括以下执行步骤:
根据所述模具生产资源调度解空间,提取第一模具生产资源调度解;
基于所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束,根据所述模具生产调度寻优函数,计算所述第一模具生产资源调度解对应的第一调度解质量系数;
根据所述模具生产资源调度解空间,提取第二模具生产资源调度解,并基于所述模具生产成本约束、所述模具生产时限约束和所述模具生产调度寻优函数,计算所述第二模具生产资源调度解对应的第二调度解质量系数;
将所述第一调度解质量系数和所述第二调度解质量系数进行比较,筛选当前优胜调度解质量系数;
基于所述第一模具生产资源调度解和所述第二模具生产资源调度解,匹配所述当前优胜调度解质量系数对应的当前优胜模具生产资源调度解;
基于所述当前优胜调度解质量系数和所述当前优胜模具生产资源调度解,继续对所述模具生产资源调度解空间进行迭代寻优,直至满足预设深度寻优约束时,生成所述模具生产资源调度方案。
进一步的,解空间寻优模块15还包括以下执行步骤:
基于所述新增模具生产任务对所述第一模具生产资源调度解进行匹配度识别,获得第一调度任务资源匹配度;
基于所述第一模具生产资源调度解进行生产成本预测和生产时限预测,获得第一调度预测成本和第一调度预测时限;
基于所述模具生产成本约束对所述第一调度预测成本进行成本适应度评价,获得第一调度成本适应度;
基于所述模具生产时限约束对所述第一调度预测时限进行时间适应度评价,获得第一调度时间适应度;
将所述第一调度任务资源匹配度、所述第一调度成本适应度和所述第一调度时间适应度输入所述模具生产调度寻优函数,得到所述第一调度解质量系数;
其中,所述模具生产调度寻优函数为:;
其中,QCS表征调度解质量系数,QCA表征调度任务资源匹配度,QCB表征调度成本适应度,QCC表征调度时间适应度,α、γ、β为预设权重约束,且,α、γ、β的和为1。
进一步的,生产任务调度模块16包括以下执行步骤:
连接所述MES模具生产管理系统,读取实时异常生产资源数据;
基于所述实时异常生产资源数据对所述新增模具生产任务进行异常影响识别,获得异常资源任务影响度;
判断所述异常资源任务影响度是否小于预设异常影响度;
若所述异常资源任务影响度大于/等于所述预设异常影响度,获得资源调度优化指令;
基于所述资源调度优化指令,根据所述实时异常生产资源数据对所述模具生产资源调度方案进行优化,获得优化生产资源调度方案;
根据所述优化生产资源调度方案对所述新增模具生产任务进行生产调度。
综上所述的方法的任意步骤都可作为计算机指令或者程序存储在不设限制的计算机存储器中,并可以被不设限制的计算机处理器调用识别用以实现本申请实施例中的任一项方法,在此不做多余限制。
进一步的,综上所述的第一或第二可能不止代表次序关系,也可能代表某项特指概念,和/或指的是多个元素之间可单独或全部选择。显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内,则本申请意图包括这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种可视化的模具柔性生产调度方法,其特征在于,所述方法包括:
连接MES模具生产管理系统,读取新增模具生产指令,其中,所述新增模具生产指令包括新增模具生产任务,以及所述新增模具生产任务对应的模具生产成本约束和模具生产时限约束;
交互所述MES模具生产管理系统,调取模具生产链和模具生产资源库,其中,所述模具生产链包括A个模具生产节点,A为大于1的正整数;
根据所述模具生产资源库进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,其中,所述模具生产调度资源域包括模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域;
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产调度资源域进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间;
基于预先构建的模具生产调度寻优函数,结合所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束对所述模具生产资源调度解空间进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案;
将所述模具生产资源调度方案发送至所述MES模具生产管理系统,根据所述模具生产资源调度方案执行所述新增模具生产任务的生产调度;
根据所述模具生产资源库进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,其中,所述模具生产调度资源域包括模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域,包括:
所述模具生产资源库包括模具生产物料资源库、模具生产人员资源库和模具生产设备资源库;
交互所述MES模具生产管理系统,读取固有模具生产资源调度方案,其中,所述固有模具生产资源调度方案包括固有模具生产物料调度决策、固有模具生产人员调度决策和固有模具生产设备调度决策;
交互所述MES模具生产管理系统,获得异常物料资源信息、异常人员资源信息和异常设备资源信息;
基于所述异常物料资源信息和所述固有模具生产物料调度决策对所述模具生产物料资源库进行物料资源融合,获得所述模具生产物料资源域;
基于所述异常人员资源信息和所述固有模具生产人员调度决策对所述模具生产人员资源库进行人员资源融合,获得所述模具生产人员资源域;
基于所述固有模具生产设备调度决策和所述异常设备资源信息对所述模具生产设备资源库进行设备资源融合,生成所述模具生产设备资源域;
根据所述模具生产物料资源域、所述模具生产人员资源域和所述模具生产设备资源域,生成所述模具生产资源域;
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产调度资源域进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间,包括:
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产物料资源域进行多次物料资源分配,获得多个物料资源调度解,其中,每个物料资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的物料资源调度决策;
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产人员资源域进行多次人员资源分配,获得多个人员资源调度解,其中,每个人员资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的人员资源调度决策;
基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产设备资源域进行多次设备资源分配,获得多个设备资源调度解,其中,每个设备资源调度解包括所述模具生产链内的每个模具生产节点对应的设备资源调度决策;
根据所述多个物料资源调度解、所述多个人员资源调度解和所述多个设备资源调度解进行随机组合,获得多个模具生产资源调度解,并将所述多个模具生产资源调度解添加至所述模具生产资源调度解空间,其中,每个模具生产资源调度解包括随机的一个物料资源调度解、随机的一个人员资源调度解,以及随机的一个设备资源调度解;
基于预先构建的模具生产调度寻优函数,结合所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束对所述模具生产资源调度解空间进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案,包括:
根据所述模具生产资源调度解空间,提取第一模具生产资源调度解;
基于所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束,根据所述模具生产调度寻优函数,计算所述第一模具生产资源调度解对应的第一调度解质量系数;
根据所述模具生产资源调度解空间,提取第二模具生产资源调度解,并基于所述模具生产成本约束、所述模具生产时限约束和所述模具生产调度寻优函数,计算所述第二模具生产资源调度解对应的第二调度解质量系数;
将所述第一调度解质量系数和所述第二调度解质量系数进行比较,筛选当前优胜调度解质量系数;
基于所述第一模具生产资源调度解和所述第二模具生产资源调度解,匹配所述当前优胜调度解质量系数对应的当前优胜模具生产资源调度解;
基于所述当前优胜调度解质量系数和所述当前优胜模具生产资源调度解,继续对所述模具生产资源调度解空间进行迭代寻优,直至满足预设深度寻优约束时,生成所述模具生产资源调度方案;
基于所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束,根据所述模具生产调度寻优函数,计算所述第一模具生产资源调度解对应的第一调度解质量系数,包括:
基于所述新增模具生产任务对所述第一模具生产资源调度解进行匹配度识别,获得第一调度任务资源匹配度;
基于所述第一模具生产资源调度解进行生产成本预测和生产时限预测,获得第一调度预测成本和第一调度预测时限;
基于所述模具生产成本约束对所述第一调度预测成本进行成本适应度评价,获得第一调度成本适应度;
基于所述模具生产时限约束对所述第一调度预测时限进行时间适应度评价,获得第一调度时间适应度;
将所述第一调度任务资源匹配度、所述第一调度成本适应度和所述第一调度时间适应度输入所述模具生产调度寻优函数,得到所述第一调度解质量系数;
其中,所述模具生产调度寻优函数为:
;
其中,QCS表征调度解质量系数,QCA表征调度任务资源匹配度,QCB表征调度成本适应度,QCC表征调度时间适应度,α、γ、β为预设权重约束,且,α、γ、β的和为1。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,生成所述模具生产资源域之后,包括:
基于所述新增模具生产任务对所述模具生产资源域进行生产资源裕度识别,获得模具生产资源裕度;
判断所述模具生产资源裕度是否小于预设资源裕度;
若所述模具生产资源裕度小于所述预设资源裕度,生成资源补充指令;
根据所述资源补充指令对所述模具生产资源域进行模具生产资源补充。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述模具生产资源调度方案执行所述新增模具生产任务的生产调度,包括:
连接所述MES模具生产管理系统,读取实时异常生产资源数据;
基于所述实时异常生产资源数据对所述新增模具生产任务进行异常影响识别,获得异常资源任务影响度;
判断所述异常资源任务影响度是否小于预设异常影响度;
若所述异常资源任务影响度大于/等于所述预设异常影响度,获得资源调度优化指令;
基于所述资源调度优化指令,根据所述实时异常生产资源数据对所述模具生产资源调度方案进行优化,获得优化生产资源调度方案;
根据所述优化生产资源调度方案对所述新增模具生产任务进行生产调度。
4.一种可视化的模具柔性生产调度系统,其特征在于,用于实施权利要求1-3任意一项所述的一种可视化的模具柔性生产调度方法,所述系统包括:
生产指令读取模块,所述生产指令读取模块用于连接MES模具生产管理系统,读取新增模具生产指令,其中,所述新增模具生产指令包括新增模具生产任务,以及所述新增模具生产任务对应的模具生产成本约束和模具生产时限约束;
资源库调取模块,所述资源库调取模块用于交互所述MES模具生产管理系统,调取模具生产链和模具生产资源库,其中,所述模具生产链包括A个模具生产节点,A为大于1的正整数;
资源域生成模块,所述资源域生成模块用于根据所述模具生产资源库进行模具生产调度资源融合,生成模具生产调度资源域,其中,所述模具生产调度资源域包括模具生产物料资源域、模具生产人员资源域和模具生产设备资源域;
调度决策解析模块,所述调度决策解析模块用于基于所述模具生产链,根据所述新增模具生产任务对所述模具生产调度资源域进行模具生产资源调度决策解析,搭建模具生产资源调度解空间;
解空间寻优模块,所述解空间寻优模块用于基于预先构建的模具生产调度寻优函数,结合所述模具生产成本约束和所述模具生产时限约束对所述模具生产资源调度解空间进行深度寻优,生成模具生产资源调度方案;
生产任务调度模块,所述生产任务调度模块用于将所述模具生产资源调度方案发送至所述MES模具生产管理系统,根据所述模具生产资源调度方案执行所述新增模具生产任务的生产调度。
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