一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法,具体为：设定设备成组的约束条件，将柔印车间的设备组成设备组，然后将作业根据相同约束条件组成作业组，并区分作业组内的独立作业组；利用色序成组技术对作业组进行队列优化，形成色序作业组；最后将得到的色序作业组和独立作业组分配到对应柔印设备组中。本发明能够提高柔印车间对作业管理效率，快速而又准确的制定作业调度方案有效地提高了生产效率，作业的队列优化提高了油墨的利用率以及节约生产时间有效地降低生产成本；能够帮助生产管理者做出快速正确的决策，自动化程度高；使柔印设备实现负载均衡且运行得更高效，节约能源和降低污染让生产车间更绿色化。
【专利说明】
一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法
技术领域
[0001] 本发明属于印刷技术领域，涉及一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方 法。
【背景技术】
[0002] 为推动我国印刷制造业结构调整和产业升级，实现印刷工业数字化、网络化、自动 化技术发展的要求，加快发展数字化、智能化印刷系统成为关键。当前，国内关于可以实现 生产作业计划和调度智能化的研究并不多，特别是先进的生产管理理论在柔印企业上的应 用研究就更少。即使一些企业研发出生产作业调度的方法，但由于企业保密性强，难以实现 广泛的应用。除此之外，大多数柔印企业关注实际生产要更多于生产管理的理论研究，很多 的柔印企业都引入了 ERP管理系统，生产计划和调度建立在ERP生产管理平台上，采用电子 作业传票的方式进行生产调度，这把印刷生产调度大大向前推进了一步。但是，ERP只能算 作一种工具，它并不能自动编排生产计划，并实施动态调度，更不能对实际生产进行优化。
[0003] 由于现有柔印企业的印刷设备、作业种类和数量繁多，制定合理的生产作业计划 变得复杂和困难。许多印刷企业甚至还停留在人工制定生产计划，因为工作人员很难及时 准确地获得印刷设备的信息，因而难以做出实时准确的调度安排，从而影响企业的生产效 率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，提供了一 种适合柔印生产管理的优化方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法， 具体按以下步骤实施：
[0006] 步骤1，设定设备成组的约束条件，将柔印车间的设备组成设备组，然后将作业根 据相同约束条件组成作业组，并区分作业组内的独立作业组；
[0007] 步骤2,利用色序成组技术对作业组进行队列优化，形成色序作业组；
[0008] 步骤3,将得到的色序作业组和独立作业组分配到对应柔印设备组中。
[0009] 本发明的特点还在于，
[0010] 步骤1中组成设备组和作业组的约束条件是指同组设备组能够印刷对应作业组内 的全部作业，约束条件包括印刷机类型、承印物材料、最大印刷宽度、重复印刷长度、印刷压 力、叠印色数;作业组中，如果特定的作业只能在组内特定的印刷设备上印刷，则该部分作 业为独立作业组。
[0011] 步骤2中具体为：
[0012] (1)将除独立作业组外的作业组内的作业中叠印色数最大的作业，作为样本作业， 余下作业为对比作业，获取样本作业叠印色序；
[0013] (2)利用移动插值法对样本作业和对比作业的叠印色序进行对比，然后运用色序 对比运算法则对样本色序和对比插值后的对比作业进行色序分组。
[0014] 获取样本作业叠印色序，具体为：将除独立作业组外的作业组内的作业的叠印色 序赋给一个String类型的二维数组color[i] [ j]，其中color[i]表示第i个作业的作业编 号，c〇lor[i][j]表示第i个作业的第j个颜色;然后利用统计方法找出叠印色数最大的作 业，将其作为样本作业，余下作业为对比作业;将样本作业的叠印色序赋给一个String类型 的一维数组sample[k]，其中sample[k]表示样本作业的第k个颜色，即得到样本作业的叠印 色序。
[0015] 利用移动插值法对样本作业和对比作业的叠印色序进行对比，具体为:将色序中8 个颜色按照123，234，…，678，78依次分组对应对比，对比时，如果该组内进行对比的三个颜 色有任意一个颜色对应相同，即有相同色，则对比下一组色;若该组内进行对比的三个对应 颜色均不相同，则在当前对比的色组前插值，继续对比下一组颜色；
[0016] 对比过程中插值次数最大值为Nmax-N[i]，其中Nmax为样本作业色数，N[i]为所提取 对比作业色数，插入值的个数记为K[i];当对比作业在插入值次数达到最大值时，插值完 成。
[0017] 色序对比运算法的建立过程为：
[0018] 定义一个二维矩阵6[1][幻，了={11，12，13，~，1?}是柔印作业的集合，1 1，12，13···， lm表示不同柔印作业，C= {(31，02，03，04，05，06，07，08}为每一个柔印作业的叠印色序集合，其 中G[i]表示集合J中第i个作业的作业编号，G[i][j]表示集合J中第i个作业对应集合C第j 个颜色，定义色序对比运算法则为：
[0020] 其中G[m][j]为样本作业色序，G[i][j]为对比作业的色序。
[0021] 色序分组过程具体为：
[0022] 将样本作业叠印色序与插值后的对比作业叠印色序按照颜色顺序对应对比，当 = l时，
[0023] R[i]=R[i]+l
[0024] 其中R[i]为相似度，即两个作业颜色相同的个数;R[i]初始值为0,所有对比作业 都会有：
[0025] Y[i]=N[i]-R[i]+K[i]
[0026] 其中N[i]为第i个对比作业叠印色数，Y[i]为第i个对比作业与样本作业叠印色序 的相对差异程度;K[ i ]为插入值的个数；
[0027] 对比完成之后，将Y[i]值为0的作业成组并提取出来，归为一个色序作业组，记为 色序第i组，其中样本作业归为该色序作业组。
[0028] 步骤3中所述独立作业组的分配方法为：将独立作业组根据设备参数分配到对应 的设备，如果独立作业组内的作业和设备均大于1，则参照色序作业组的分配方法分配;色 序作业组的分配方法为利用贪心算法进行分配，具体为：
[0029] (1)将色序作业组按订单的印量Μ从大到小排列，将色序作业组记作:Ji，J2，…，J m;
[0030] (2)将η台设备上的24小时内的累计工作时间值记作:Ti，T2，…，T n，h，T2，…，Tn初 始值为〇,第i台设备上的累计工作时间h计算方法如下式所示：
[0031] ? =Tf+TJt
[0032] 其中，是色序作业组Ji的净作业时间为：
[0034] 式中&是色序作业组心的净作业时间，订单印量，Vl为第i台设备的印刷速 度；
[0035] (3)将所有的色序作业组按照实际印量从大到小进行排序；
[0036] (4)将排好的色序作业组JiJs，···，九依次分配，始终将色序作业组分配到累计工 作时间最小的设备上，直至将所有的作业组分配完毕。
[0037]本发明的有益效果是，本发明一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法， 能够提高柔印车间对作业管理效率，快速而又准确的制定作业调度方案有效地提高了生产 效率，作业的队列优化提高了油墨的利用率以及节约生产时间有效地降低生产成本;能够 帮助生产管理者做出快速正确的决策，自动化程度高;使柔印设备实现负载均衡且运行得 更高效，节约能源和降低污染让生产车间更绿色化。
【附图说明】
[0038]图1是本发明中设备成组流程图；
[0039]图2是本发明中作业成组流程图；
[0040]图3是本发明中样本作业与对比作业的色序对比流程图；
[0041 ]图4是本发明中柔版印刷作业组分配流程图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0043] 本发明提供了一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，具体按照以下步 骤实施：
[0044] 步骤1，柔版印刷车间的设备成组：
[0045] 对于多个作业在多台柔印设备上调度的问题，调度问题的复杂程度会随着设备数 的增加而增加。例如:将X份作业任务在y台设备进行排产，有(x!) y方案。由于生产约束条件 的限制，有些方案是不可行的。即使有相当数量的可行方案，但很难选择出最优方案。因此， 为了寻求最佳的排产方案，需要将印刷设备与作业按照同样的约束条件进行成组，使得同 组柔印设备能够印刷对应组内所有的作业，这样可以减少排产方案，得到最优的排产方案。
[0046] 设备成组技术的基本条件是成组的设备能够印刷相同的作业，柔印设备成组的约 束条件主要考虑的因素有印刷机类型、承印物材料、最大印刷宽度、重复印刷长度、印刷压 力、叠印色数等。在具体应用中，还可以根据印刷车间的具体情况改变上述约束条件的数量 及其对应的具体数据。最后依据所选择的约束条件进行成组即可得到柔印设备组。设备成 组流程如图1所示。
[0047]步骤2,柔版印刷车间的作业成组：
[0048]柔版印刷车间作业成组的基本条件是作业可以采用同组设备进行印刷。因此，作 业的成组是建立在设备成组的基础上，将设备和作业对应成组。根据同组设备的共性确定 作业成组约束条件，将同组的作业可以采用对应组设备进行印刷，作业成组流程如图2所 示。由于设备组内的设备参数也可能不是完全相同，会导致作业组内一部分作业只能在某 一台印刷设备上印刷，所以将其单独组成一个作业组，称为独立作业组。
[0049] 步骤3，建立色序成组数学模型：
[0050] 定义一个二维矩阵6[1][幻，了={11，12，13，~，1?}是柔印作业的集合，1 1，12，13···， lm表示不同柔印作业，C= {(31，02，03，04，05，06，07，08}为每一个柔印作业的叠印色序集合，其 中G[i]表示集合J中第i个作业的作业编号，G[i][j]表示集合J中第i个作业对应集合C第j 个颜色。定义色序对比运算法则为：
[0052]其中G[m][j]为样本作业色序，G[i][j]为对比作业的色序。
[0053] 步骤4,利用色序成组技术对作业进行队列优化，形成色序作业组：
[0054] (1)获取样本作业叠印色序：
[0055] 将作业组内的作业（除独立作业组外）的叠印色序赋给一个String类型的二维数 组C〇l〇r[i][j]，其中C〇l〇r[i]表示第i个作业的作业编号， C〇l〇r[i][j]表示第i个作业的 第j个颜色。然后利用统计方法找出叠印色数最大的作业，将其作为样本作业，余下作业为 对比作业;将样本作业的叠印色序赋给一个String类型的一维数组sample[k]，其中sample [k]表示样本作业的第k个颜色，这样就得到的样本作业的叠印色序。
[0056] (2)对比样本作业色序和对比作业色序：
[0057] 将样本作业和对比作业的叠印色序进行对比，按照123，234，…，678，78(其中1，2， 3,…，8为数组的角标)依次将颜色按标记分组对应对比。在对比时，如果该组内进行对比的 三个颜色有任意一个颜色对应相同，即有相同色，则对比下一组色;若该组内进行对比的三 个对应颜色均不相同，则在当前对比的色组前插入0,继续对比下一组颜色。对比过程中插 入〇值次数最大值为N max_N[ i]，其中Nmax为样本作业色数，N[i ]为所提取对比作业色数，插入 〇值的个数记为K[i]。当对比作业在插入0值次数达到最大值时，插值完成。色序对比插值流 程如图3所示，第一行是色序的角标，第二行是样本作业的叠印色序，第三行是对比作业的 叠印色序。对比123组，有相同色，对比下一组，如图3-1;对比234组，没有相同色，在第2组前 插入0,即在2号位置插入0,第三行2-5号颜色的位置依次向后移动一位，如图3-2;对比345 组，有相同色，对比下一组，如图3-3;对比456组没有相同色，在4号位置插值0,第三行4-6号 颜色的位置依次向后移动一位，如图3-4;对比567组，有相同色，对比下一组，如图3-5;对比 678组，有相同色，对比下一组，如图3-6;对比78组，没有相同色，在7号位置插值0,第三行7 号颜色的位置向后移动一位，如图3-7。最终对比后得到的对比作业色序如图3-8所示。 [0058] (3)运用色序对比运算法则进行色序分组：
[0059] 将样本作业色序与插入0值后的对比作业色序按照颜色（1，2，···，8)对应对比，当 (：;[/][./] Θ (?["<][./] =1时，
[0060] R[i]=R[i]+l (2)
[0061] 其中R[i]为相似度，即两个作业颜色相同的个数。R[i]初始值为0,所有对比作业 都会有：
[0062] Y[i]=N[i]-R[i]+K[i] (3)
[0063] 其中N[i]为第i个对比作业叠印色数，Y[i]为第i个对比作业与样本作业色序的相 对差异程度。
[0064] 对比完成之后，将Y[i]值为0的作业成组并提取出来，归为一个色序作业组，记为 色序第i组，其中样本作业归为该色序作业组。
[0065] (4)对于剩余的作业进行前三步的循环操作，直到剩余作业数为零。
[0066] 步骤5，将色序作业组和独立作业组分配到对应柔印设备组中：
[0067] 将步骤4得到的色序作业组和独立作业组分配到对应柔版印刷设备组中。在作业 分配时，首先将独立作业组根据设备参数分配到对应的设备，如果独立作业组内的作业和 设备均大于1，则参照色序作业组的分配方法分配。色序作业组的分配流程，如图4所示，运 用贪心算法将m组色序作业组分配到η台设备上的方法如下：
[0068] (1)将色序作业组按订单的印量Μ从大到小排列，将色序作业组记作:Ji，J2，…，J m;
[0069] (2)将η台设备上的24小时内的累计工作时间值记作:Ti，T2，…，T n，h，T2，…，Tn初 始值为〇,第i台设备上的累计工作时间1^计算方法如公式(4)所示：
[0070] T =T: i-T, (4)
[0071] 其中，是色序作业组Ji的净作业时间为：
[0073] 式中是色序作业组心的净作业时间，^^为上订单印量，Vl为第i台设备的印刷速 度；
[0074] (3)将所有的色序作业组按照实际印量从大到小进行排序；
[0075] (4)将排好的色序作业组J^Js，···，九依次分配，始终将色序作业组分配到累计印 刷工作时间最小的设备上，直至将所有的作业组分配完毕。
[0076] 本发明一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，能够提高柔印车间对作 业管理效率，快速而又准确的制定作业调度方案有效地提高了生产效率，作业的队列优化 提高了油墨的利用率以及节约生产时间有效地降低生产成本;能够帮助生产管理者做出快 速正确的决策，自动化程度高;使柔印设备实现负载均衡且运行得更高效，节约能源和降低 污染让生产车间更绿色化。
【主权项】
1. 一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，其特征在于，具体按以下步骤实 施： 步骤1，设定设备成组的约束条件，将柔印车间的设备组成设备组，然后将作业根据相 同约束条件组成作业组，并区分作业组内的独立作业组； 步骤2，利用色序成组技术对作业组进行队列优化，形成色序作业组； 步骤3,将得到的色序作业组和独立作业组分配到对应柔印设备组中。2. 根据权利要求1所述的一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，其特征在 于，步骤1中所述组成设备组和作业组的约束条件是指同组设备组能够印刷对应作业组内 的全部作业，约束条件包括印刷机类型、承印物材料、最大印刷宽度、重复印刷长度、印刷压 力、叠印色数;作业组中，如果特定的作业只能在组内特定的印刷设备上印刷，则该部分作 业为独立作业组。3. 根据权利要求1所述的一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，其特征在 于，步骤2中具体为： (1) 将除独立作业组外的作业组内的作业中叠印色数最大的作业，作为样本作业，余下 作业为对比作业，获取样本作业叠印色序； (2) 利用移动插值法对样本作业和对比作业的叠印色序进行对比，然后运用色序对比 运算法则对样本色序和对比插值后的对比作业进行色序分组。4. 根据权利要求3所述的一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，其特征在 于，所述获取样本作业叠印色序，具体为:将除独立作业组外的作业组内的作业的叠印色序 赋给一个String类型的二维数组color[i] [ j]，其中color[i]表示第i个作业的作业编号， color[i][j]表示第i个作业的第j个颜色;然后利用统计方法找出叠印色数最大的作业，将 其作为样本作业，余下作业为对比作业;将样本作业的叠印色序赋给一个String类型的一 维数组sample[k]，其中sample[k]表示样本作业的第k个颜色，即得到样本作业的叠印色 序。5. 根据权利要求3所述的一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，其特征在 于，所述利用移动插值法对样本作业和对比作业的叠印色序进行对比，具体为:将色序中8 个颜色按照123，234，…，678，78依次分组对应对比，对比时，如果该组内进行对比的三个颜 色有任意一个颜色对应相同，即有相同色，则对比下一组色;若该组内进行对比的三个对应 颜色均不相同，则在当前对比的色组前插值，继续对比下一组颜色； 对比过程中插值次数最大值为Nmax-N[i]，其中Nmax为样本作业色数，N[i]为所提取对比 作业色数，插入值的个数记为K[ i ];当对比作业在插入值次数达到最大值时，插值完成。6. 根据权利要求3所述的一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，其特征在 于，所述色序对比运算法的建立过程为： 定义一个二维矩阵6[1][」]，1={11，12，13，-_，1"}是柔印作业的集合，1 1，12，13-_，1"表 示不同柔印作业，C= {(31，02,03,04,05,06,07,08}为每一个柔印作业的叠印色序集合，其中6 [i]表示集合J中第i个作业的作业编号，G[i][j]表示集合J中第i个作业对应集合C第j个颜 色，定义色序对比运算法则为：其中G[m][j]为样本作业色序，G[i][j]为对比作业的色序。7. 根据权利要求6所述的一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，其特征在 于，色序分组过程具体为： 将样本作业叠印色序与插值后的对比作业叠印色序按照颜色顺序对应对比，当 G[/][y]?GM[y] = i时， R[i]=R[i]+l 其中R[i]为相似度，即两个作业颜色相同的个数;R[i]初始值为〇,所有对比作业都会 有： Y[i]=N[i]-R[i]+K[i] 其中N[i]为第i个对比作业叠印色数，Y[i]为第i个对比作业与样本作业叠印色序的相 对差异程度;K[ i ]为插入值的个数； 对比完成之后，将Y[i]值为0的作业成组并提取出来，归为一个色序作业组，记为色序 第i组，其中样本作业归为该色序作业组。8. 根据权利要求6所述的一种基于成组技术的柔版印刷车间作业调度方法，其特征在 于，步骤3中所述独立作业组的分配方法为：将独立作业组根据设备参数分配到对应的设 备，如果独立作业组内的作业和设备均大于1，则参照色序作业组的分配方法分配;色序作 业组的分配方法为利用贪心算法进行分配，具体为： (1) 将色序作业组按订单的印量Μ从大到小排列，将色序作业组记作:Ji，J2，…，Jm; (2) 将η台设备上的24小时内的累计工作时间值记作:Ti，T2，…，Tn，h，T2，…，T n初始值 为〇,第i台设备上的累计工作时间h计算方法如下式所示： 其中，是色序作业组心的净作业时间为：式中巧,是色序作业组上的净作业时间，订单印量，Vl为第i台设备的印刷速度； (3) 将所有的色序作业组按照实际印量从大到小进行排序； (4) 将排好的色序作业组U，…丄依次分配，始终将色序作业组分配到累计工作时 间最小的设备上，直至将所有的作业组分配完毕。
【文档编号】B41F5/24GK105868908SQ201610192426
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】周世生, 李怀林, 罗如柏
【申请人】西安理工大学