一种混流生产线产能分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分配方法，尤其涉及一种混流生产线产能分配方法。
【背景技术】
[0002] 面对现如今的客户化个性定制市场，多品种混流生产线是目前企业普遍采用的一 种生产方式，通过改变混流生产线的产能分配，在一定时间内，同一条生产线上可以生产出 多种不同型号、不同数量的产品。而在订单驱动的生产系统中，如何将有限的产能与生产需 求相匹配是企业面临的一个关键问题。有效的混流生产线产能分配方法与控制系统不仅能 够提高企业的产能和生产效率，还能使企业快速响应市场的变动和客户需求，在激烈的市 场竞争中脱颖而出，从而赢得更大的市场份额，创造更多的经济效益。
[0003] 混流生产线的产能分配与控制问题涉及到生产缓冲区大小控制、订单批次划分以 及订单加工路线优化等子问题，是一类十分复杂的组合优化问题。目前比较成熟的混流生 产线产能分配方法主要包括随机规划方法、基于投入-产出模型的能力规划方法以及线性 规划方法等，这些方法均存在组合爆炸问题，很难适用于大规模的生产系统，且对生产线中 频繁出现的"阻塞"（工序间缓冲区已满，前道工序无法继续加工）和"饥饿"（工序间缓冲 区已空，后道工序没有工件加工）等动态事件没能进行考虑，而以上这些事件都会对生产 线的产能产生重要影响，因此现有的方法并不适用于企业的实际生产应用，也很难取得良 好的生产性能。
[0004] 帝国竞争算法是受到帝国主义国家竞争现象的启发而由Atashpaz和Lucas于 2007年提出的一种进化类算法。该算法是从一个初始种群开始搜索。初始种群中的个体被 称为国家，它们分为两类：殖民地和宗主国，每个宗主国与附属于它的若干个殖民地构成一 个帝国。各帝国之间存在互相争夺殖民地的竞争，实力强的帝国将会获取越来越多的殖民 地，而实力弱的则将会逐渐失去自己的殖民地，直至灭亡。一个帝国的实力同时取决于宗主 国的实力与殖民地的实力。算法执行后的最终结果是所有国家形成一个帝国，算法停止搜 索。已有研宄表明，帝国竞争算法对于组合优化问题的求解具有良好的全局搜索能力和快 捷的收敛速度，是一种性能十分适合大规模组合优化问题求解的智能算法。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种混流生产线产能分配方 法。
[0006] 为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种混流生产线产能分配方 法，实现步骤如下：
[0007] A、用户通过验证模块许可信息，将电动机生产线产品信息通过浏览器录入至控制 系统；
[0008] B、信息预处理。转化生产数据为具体的产能分配模型、用户设置生产线模型参数、 控制策略参数以及控制系统交互协议。
[0009] C、生产线产能分配与控制模块；具体包括生产线缓冲区大小调控子模块、帝国竞 争算法优化产品批次划分子模块以及产品批次投产顺序调控子模块。
[0010] C. 1、生产缓冲区大小调控子模块设置
[0011] 设置设备间缓冲区大小初始值buffer和每次循环的递增量A，
[0012] buffer^ buffer 〇+i*A
[0013] C. 2、帝国竞争算法搜索；
[0014] 根据步骤1所计算的设备间的缓冲区大小和优化后的每种产品的加工批次大小， 建立整数规划模型，计算最优的加工周期，作为每个帝国竞争算法个体适应度值的计算依 据，最终帝国竞争算法收敛后的加工周期作为步骤C的返回值，与之对应的批次大小和产 品批次加工顺序作为产能优化方案。
[0015] C. 2. 1、帝国竞争算法初始化
[0016] C. 2. 1. 1、算法参数设置，参数设定，设定算法的country个数N_，emperialist个 数Nimp，colony权重因子|，革命率r以及最大循环次数N ;
[0017] C. 2. 1. 2、初始种群生产
[0018] 设置计数器i = 0,在[1，productjuimJ内重复1^_次随机抽取n个整数，其中 productjunii为产品i的个数，n为产品的种类数；如产生的染色体为[2,3,5,3，1，4,2,6， 5, 3, 2, 3]，则表示产品1，2, 3, L，12的加工批次大小依次为2, 3, 5, 3,1，4, 2,6, 5, 3, 2, 3 ;
[0019] C. 2. L 3、种群适应度值计算
[0020] 根据缓冲区大小和产品批次划分，结合式（6)、（7)、（8)、（9)、（10)、（11)所建立 的数学模型，采用CPLEX工具计算最优加工周期OFp正规化后得出各country的适应度值N0Fi；
[0021] N0Fi=maxj{OFj}-OFi(1)
[0022] C. 2. 1. 4、empire划分选出适应度值NOFi最大的Nimp个country作为emperialist， 并按比例R将其余country作为colony分配给相应的emperialist，形成N imp个empire ;
[0023]
【主权项】
1. 一种混流生产线产能分配方法，其特征在于：实现步骤如下： A、 用户通过验证模块许可信息，将电动机生产线产品信息通过浏览器录入至控制系 统； B、 信息预处理；转化生产数据为具体的产能分配模型、用户设置生产线模型参数、控制 策略参数以及控制系统交互协议； C、 生产线产能分配与控制模块；具体包括生产线缓冲区大小调控子模块、帝国竞争算 法优化产品批次划分子模块以及产品批次投产顺序调控子模块； C. 1、生产缓冲区大小调控子模块设置 设置设备间缓冲区大小初始值buffer和每次循环的递增量△; buffei^= buffer 0+i氺 Δ C. 2、帝国竞争算法搜索； 根据步骤1所计算的设备间的缓冲区大小和优化后的每种产品的加工批次大小，建立 整数规划模型，计算最优的加工周期，作为每个帝国竞争算法个体适应度值的计算依据，最 终帝国竞争算法收敛后的加工周期作为步骤C的返回值，与之对应的批次大小和产品批次 加工顺序作为产能优化方案； C. 2. 1、帝国竞争算法初始化 C. 2. 1. 1、算法参数设置，参数设定，设定算法的country个数N_，emperialist个数 Ninip, colony权重因子ξ，革命率r以及最大循环次数N ; C. 2. 1. 2、初始种群生产 设置计数器i =〇,在[1，Productjiumi]内重复N_次随机抽取η个整数，其中 Productjumi为产品i的个数，η为产品的种类数；如产生的染色体为[2,