一种生产计划与资源配置动态优化方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种生产计划与资源配置动态优化方法及装置。所述方法包括：对生产工艺流程、生产资源、优化目标和约束规则进行抽象化描述，建立生产计划模型；依据生产计划模型，利用优化算法对生产计划进行优化，得到最优的资源配置和时间进度计划；对优化后的生产计划进行审核和调整，得到更优的生产计划；对生产计划进行拆分，以生产任务单的形式下达到具体的项目组；依据任务单展开生产作业，并采集现场数据、问题反馈；根据采集到的现场数据与由优化算法得到的结果进行对比和分析，并将结果进行反馈，用来对生产计划模型进行学习、调整。
【专利说明】一种生产计划与资源配置动态优化方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于工业自动化【技术领域】，具体涉及一种生产计划与资源配置动态优化方法及装置。
【背景技术】
[0002]生产计划是指企业充分利用自身资源而安排生产策略的过程，其目的是为了追求最大的经济效益，包含以下一些活动:①计划，是在一段很长时间内生成和下达企业生产任务，决定哪些产品应该生产，每一种产品生产多少，何时完成。②调度，是在短时间内对产品资源的分配、产品生产的顺序安排以及起止时间等的安排。③下达任务安排到具体的设备或机器，确定相关的资源和设备能力计划[1_2]。
[0003]目前国内外已有不少文献对制造业生产计划和调度问题作了研宄和实现，但是实际中有关生产计划的软件，所采用的生产计划制定方法一般是经验性的；或是使用单一的模型，考虑角度通常为生产车间的组织结构或是影响生产的各种因素两者之一，很难做到兼顾；生产计划的制定只能从开发人员自身角度出发，大多用户希望根据所处生产环境和生产目标发生的变化制定对应生产计划的愿望得不到考虑，灵活性和针对性也不高；还有很多生产计划优化算法停留在理论阶段，无法投入实际应用，造成的是知识成本和资源的浪费[3气
[0004]参考文献
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[0006][2]Groover MP.Automat1n, Product1n Systems, and Computer-1ntegratedMannfacturing[M].Beiing:Tsinghua University Press,2002.
[0007][3]张晓东.生产计划与调度的集成优化.[D]:[博士学位论文].南京:东南大学自动化研宄所，2004.
[0008][4]周室屏.企业资源计划(ERP)实施与应用[M].北京:兵器工业出版社，2001.
[0009][5]刘明忠，薛恒新，黄慧君.混合生产中作业计划体系研宄[J]计算机集成制造系统，2005，11 (4):530-534.
【发明内容】
[0010](一)要解决的技术问题
[0011]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生产计划与资源配置动态优化方法，该方法根据生产工艺流程、生产资源、优化目标和约束规则建立生产计划模型，利用优化算法对生产计划进行优化，通过审核调整后对生产计划进行拆分并下达到具体项目组进行执行，在生产过程中采集现场数据并与由优化算法得到的结果进行对比和分析，将结果进行反馈，用于对生产计划模型进行学习、调整。该方法能够根据任务需要，动态制定生产计划，合理安排串行作业优先的次序，并行作业的起止时间，能够充分发挥资源效率，有效提高生产作业的效率，是保障进度按要求完成的关键技术之一。
[0012](二)技术方案
[0013]本发明提供了一种生产计划与资源配置动态优化方法，该方法包括步骤如下:
[0014]步骤1:对生产工艺流程、生产资源、优化目标和约束规则进行抽象化描述，建立生产计划模型；
[0015]步骤2:依据生产计划模型，利用优化算法对生产计划进行优化，得到最优的资源配置和时间进度计划；
[0016]步骤3:对优化后的生产计划进行审核和调整，得到更优的生产计划；
[0017]步骤4:对生产计划进行拆分，以生产任务单的形式下达到具体的项目组；
[0018]步骤5:依据任务单展开生产作业，并采集现场数据、问题反馈；
[0019]步骤6:根据采集到的现场数据与由优化算法得到的结果进行对比和分析，并将结果进行反馈，用来对生产计划模型进行学习、调整。
[0020]本发明还提供了一种生产计划与资源配置动态优化装置，其包括:
[0021]模型建立模块，对生产工艺流程、生产资源、优化目标和约束规则进行抽象化描述，建立生产计划模型；
[0022]模型优化模块，依据生产计划模型，利用优化算法对生产计划进行优化，得到最优的资源配置和时间进度计划；
[0023]模型调整模块，对优化后的生产计划进行审核和调整，得到更优的生产计划；
[0024]计划拆分模块，对生产计划进行拆分，以生产任务单的形式下达到具体的项目组；
[0025]数据收集模块，依据任务单展开生产作业，并采集现场数据、问题反馈；
[0026]模型反馈模块，根据采集到的现场数据与由优化算法得到的结果进行对比和分析，并将结果进行反馈，用来对生产计划模型进行学习、调整。
[0027](三)有益效果
[0028]本发明的有益效果在于:在生产过程中，部分资源为不同产品的生产过程所共享，其它一些资源则只属于特定产品的生产过程。产品不同产品的生产任务在某些环节需要排队完成，在另外一些环节则可以并行开展。因而，根据任务需要，动态制定生产计划，合理安排串行作业优先的次序，并行作业的起止时间，能够充分发挥资源效率，有效提高生产作业的效率，保障进度按要求完成的关键技术之一。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明生产计划与资源配置动态优化方法的流程图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明的实施例作详细的说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，结合详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
[0031]图1示出了本发明提出的生产计划与资源配置动态优化方法流程图，该方法首先采用人工和自动相结合的方式，得到生产计划并用于实际生产过程，然后采用闭环反馈的方式通过实际生产中得到的数据对优化算法得到的生产计划进行调整，从而构成整个生产计划调度和资源配置优化方法的流程。本发明具体包括以下步骤:
[0032]第一步:对生产工艺流程、生产资源、优化目标和约束规则进行抽象化描述，建立生产计划模型，即:生产流程模型、资源模型、目标函数库和约束规则库。
[0033]第二步:依据生产计划模型，利用优化算法对生产计划进行优化，得到最优的资源配置和时间进度计划。
[0034]第三步:对优化后的生产计划(包括作业时间计划、各环节资源配置等)进行审核和调整，得到更优的生产计划。生产计划除了由系统自动优化，也可由管理者根据具体需要手动制定。
[0035]第四步:对生产计划进行拆分，以生产任务单的形式下达到具体的项目组。
[0036]第五步:现场操作人员依据任务单展开生产作业，并采集现场数据、问题反馈等。
[0037]第六步:将实际生产过程中产生的数据与由优化算法得到的结果进行对比和分析，并将结果进行反馈，用来对生产计划模型进行调整。
[0038]第一步提到的建立生产计划模型，具体实现如下:
[0039]根据具体的生产问题，确定生产过程所涉及的每个工序的开始和结束时间，以及每个工序所需的生产资源的种类和数量然后针对不同的生产目标，如净效益最高、成本最低等，确定目标函数，并根据实际生产过程的要求，指定合理且可行的约束条件，比较常用的约束条件有生产计划约束、工序约束、调度约束、零件加工排序和设备负荷约束。
[0040]第二步提到的利用优化算法对生产计划进行优化，具体实现如下:
[0041]对于第一步中建立的生产计划模型，采用优化算法进行优化求解，主要是对生产过程所涉及的各工序的顺序进行优化排序，并确定各个工序所需的生产资源的最优数量。
[0042]第三步提到的对优化后的生产计划的审核和调整，具体实现如下:
[0043]根据得到的生产计划，结合实际生产过程和经验，对其中的部分环节进行调整，包括某些工序的开始时间和结束时间，工序所涉及的资源的种类和数量，以使生产计划具有较好的可执行性。上述过程可以由系统根据预先设定的条件自动控制调整，也可以由部门管理人员进行调整，当然也可以两者结合。
[0044]第四步提到的对生产计划进行拆分，具体实现如下:
[0045]根据确定的生产计划，根据部门内各项目组的分工，对整个生产计划进行拆分，拆解成多个子生产计划，并将拆解后的生产计划以工作令的形式下达到相应的项目组。上述过程可以由系统根据预先设定的条件自动控制拆分，也可以由部门管理人员进行拆分，当然也可以结合两者进行拆分。
[0046]第五步提到的现场操作人员依据任务单展开生产作业，具体实现如下:
[0047]现场操作人员根据收到的工作令，开展具体的生产作业，并将作业情况记录下来，包括每个工序开始的时间和结束的时间，以及所用到的资源的种类和数量，同时将存在的问题通过文字形式反馈给管理人员。
[0048]第六步提到的生产计划模型的调整，具体实现如下:
[0049]根据实际生产过程各工序所需的时间以及实际的资源使用情况与所制定的生产计划进行对比分析，同时结合现场操作人员的问题反馈，对生产计划模型的关键参数进行调整，包括各工序所需的时间，各工序所需的资源的种类等，以使下一步制定的生产计划能够更为接近实际的生产过程。
[0050]相应地，本发明还提出了一种生产计划与资源配置动态优化装置，其包括:
[0051]模型建立模块，对生产工艺流程、生产资源、优化目标和约束规则进行抽象化描述，建立生产计划模型；
[0052]模型优化模块，依据生产计划模型，利用优化算法对生产计划进行优化，得到最优的资源配置和时间进度计划；
[0053]模型调整模块，对优化后的生产计划进行审核和调整，得到更优的生产计划；
[0054]计划拆分模块，对生产计划进行拆分，以生产任务单的形式下达到具体的项目组；
[0055]数据收集模块，依据任务单展开生产作业，并采集现场数据、问题反馈；
[0056]模型反馈模块，根据采集到的现场数据与由优化算法得到的结果进行对比和分析，并将结果进行反馈，用来对生产计划模型进行学习、调整。
[0057]该装置是与上述方法对应的技术方案，因此其细节可具体参考上述对方法的描述，在此不再赘述。
[0058]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种生产计划与资源配置动态优化方法，其包括: 步骤1:对生产工艺流程、生产资源、优化目标和约束规则进行抽象化描述，建立生产计划模型； 步骤2:依据生产计划模型，利用优化算法对生产计划进行优化，得到最优的资源配置和时间进度计划； 步骤3:对优化后的生产计划进行审核和调整，得到更优的生产计划； 步骤4:对生产计划进行拆分，以生产任务单的形式下达到具体的项目组； 步骤5:依据任务单展开生产作业，并采集现场数据、问题反馈； 步骤6:根据采集到的现场数据与由优化算法得到的结果进行对比和分析，并将结果进行反馈，用来对生产计划模型进行学习、调整。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述生产计划模型包括生产流程模型、资源模型、目标函数库和约束规则库。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述生产计划包括作业时间计划、各环节资源配置。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述生产计划模型是根据具体的生产问题，确定生产过程所涉及的每个工序的开始和结束时间，以及每个工序所需的生产资源的种类和数量，然后针对不同的生产目标，确定目标函数，并根据实际生产过程的要求，指定合理且可行的约束条件。
5.如权利要求1所述的方法，其中，步骤2中对所述生产计划模型进行优化是指对生产过程所涉及的各工序的顺序进行优化排序，并确定各个工序所需的生产资源的最优数量。
6.如权利要求1所述的方法，其中，步骤6中具体根据实际生产过程各工序所需的时间以及实际的资源使用情况与所制定的生产计划进行对比分析，同时结合现场操作人员的问题反馈，对生产计划模型的关键参数进行调整。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述关键参数包括各工序所需的时间、各工序所需的资源的种类。
8.—种生产计划与资源配置动态优化装置，其包括: 模型建立模块，对生产工艺流程、生产资源、优化目标和约束规则进行抽象化描述，建立生产计划模型； 模型优化模块，依据生产计划模型，利用优化算法对生产计划进行优化，得到最优的资源配置和时间进度计划； 模型调整模块，对优化后的生产计划进行审核和调整，得到更优的生产计划； 计划拆分模块，对生产计划进行拆分，以生产任务单的形式下达到具体的项目组； 数据收集模块，依据任务单展开生产作业，并采集现场数据、问题反馈； 模型反馈模块，根据采集到的现场数据与由优化算法得到的结果进行对比和分析，并将结果进行反馈，用来对生产计划模型进行学习、调整。
【文档编号】G06Q10/06GK104484751SQ201410771966
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】王鹏, 陶晶, 黎万义 申请人:中国科学院自动化研究所