基于迭代算法的负荷预测方法和系统与流程

本发明涉及基于迭代算法的负荷预测方法和系统，属于数据迭代处理技术。

背景技术：

us5983194公开了一种规划协调系统。该系统接收由所述第一工厂供应的产品的输入需求，为所述产品提供输出响应，向其他工厂提供输出需求，接收来自所述其他工厂的输入响应。通过确定输入响应是否满足相关的输出需求来处理每个输入响应，如果不满足，则向计划系统提供表示未满足需求的数据，并提供反映未满足需求的输出响应。该方案可以协调工厂与其他工厂的产品供应链，可以作为本申请的参考。

现有技术公开了将迭代算法用于工厂调度的方法，如cn111079987a的基于遗传算法的半导体车间生产调度方法以及cn107730065b的基于改进变邻域搜索算法的生产调度方法。这些方法可以避免因为最大迭代次数设置过大，进行多次不必要的计算过程，能缩短算法计算时间。

现有技术还公开了一种能耗数据处理方法，专利号cn201911258750.8。该方法可提取生产设备的功耗，并拟合设备功耗与产量的关系。作为有利的信息，对于连续生产设备而言，设备的正常的工作能耗与产量密切相关。工作能耗可以作为该工序半成品数量的评价依据。

根据以上，有必要提供一种用于同一产品供应的数据处理系统，用于预测多个产品供应的负荷。

技术实现要素：

本发明提供了基于迭代算法的负荷预测方法和系统，用于预测多个产品供应单元的负荷，进而确定原材料的补货数量和供应链的压力。

一种基于迭代算法的负荷预测方法，其特征在于包括，

获取初始时刻t0至预测时刻t1原材料供应的数量z；

记录初始时刻t0的第一产品供应单元的在产品数量q1；

获取初始时刻t0至预测时刻t1第一产品供应单元工作时间的能耗e1；

记录初始时刻t0的第二产品供应单元的在产品数量q2；

获取初始时刻t0至预测时刻t1第二产品供应单元工作时间的能耗e2；

记录初始时刻t0的第三产品供应单元的在产品数量q3；

获取初始时刻t0至预测时刻t1第三产品供应单元工作时间的能耗e3；

确定第一产品供应单元在预测时刻t1的在产品数量，d1=q1+f1×z/f0-e1/c1，c1为生产每一第一半成品的能耗；

预测第二产品供应单元在预测时刻t1的在产品数量，d2=q2+f2×e1/c1/f1-e2/c2，c2为生产每一第二半成品的能耗；

预测第三产品供应单元在预测时刻t1的在产品数量，d3=q3+f3×e2/c2/f2-e3/c3，c3为生产每一第三产成品的能耗；

根据产成品需求量s0，迭代预测第三半成品的需求量s3，该需求量为第三产品供应单元的总负荷，其中，s3=s0×f3-d3；

根据第三半成品的需求量s3，迭代预测第二半成品的需求量s2，该需求量为第二产品供应单元的总负荷，s2=f2×s3/f3-d2；

根据第二半成品的需求量s2，迭代预测第一半成品的需求量s1，该需求量为第一产品供应单元的总负荷，s1=f1×s2/f2-d1；

其中，f3为生产每一产成品所需第三半成品的数量，f2为生产每一产成品所需第二半成品的数量，f1为生产每一产成品所需第一半成品的数量，f0为生产每一产成品所需原材料的数量。

在本发明中，预测原材料的补货数量b，b=f0×s1/f1。

一种基于迭代算法的负荷预测系统，其特征在于包括，

原材料产品供应单元，用于确定初始时刻t0至预测时刻t1原材料供应的数量z；

第一产品供应单元，用于记录初始时刻t0的在产品数量q1；

第一数据获取单元，用于确定初始时刻t0至预测时刻t1第一产品供应单元工作时间的能耗e1；

第二产品供应单元，用于记录初始时刻t0的在产品数量q2；

第二数据获取单元，用于确定初始时刻t0至预测时刻t1第二产品供应单元工作时间的能耗e2；

第三产品供应单元，用于记录初始时刻t0的在产品数量q3；

第三数据获取单元，用于确定初始时刻t0至预测时刻t1第三产品供应单元工作时间的能耗e3；

一处理器，用于确定第一、第二以及第三产品供应单元在预测时刻t1的在产品数量，依次预测d1=q1+f1×z/f0-e1/c1，d2=q2+f2×e1/c1/f1-e2/c2，d3=q3+f3×e2/c2/f2-e3/c3，并且，c3为生产每一第三产成品的能耗，c2为生产每一第二半成品的能耗，c1为生产每一第一半成品的能耗；

一负荷预测单元，用于确定多个第一、第二以及第三产品供应单元的总负荷，其中，

根据产成品需求量s0，迭代预测第三半成品的需求量s3，该需求量为第三产品供应单元的总负荷，s3=s0×f3-d3；

根据第三半成品的需求量s3，迭代预测第二半成品的需求量s2，该需求量为第二产品供应单元的总负荷，s2=f2×s3/f3-d2；

根据第二半成品的需求量s2，迭代预测第一半成品的需求量s1，该需求量为第一产品供应单元的总负荷，s1=f1×s2/f2-d1；

其中，f3为生产每一产成品所需第三半成品的数量，f2为生产每一产成品所需第二半成品的数量，f1为生产每一产成品所需第一半成品的数量，f0为生产每一产成品所需原材料的数量。

在本发明中，q1=q2=q3=0。

实施本发明的这种基于迭代算法的负荷预测方法和系统，具有以下有益效果：处理器根据第一、第二以及第三产品供应单元的工作时间的能耗依次预测据第一、第二以及第三产品供应单元的在产品积压，再反向迭代预测第一、第二以及第三产品供应单元的生产压力。该数据可以作为用于分析各工厂的实际产能，另外可以根据生产负荷和产品积压确定仓储补货数量。

附图说明

图1为单一产品的产品供应链园区的示意图；

图2为本发明的基于迭代算法的负荷预测方法的流程图；

图3为本发明的基于迭代算法的负荷预测系统的框图；

图4为本发明制定第一产品供应单元的生产计划的示意图；

图5为本发明根据第二设备开机状态确定生产计划的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1为现有的产品供应链园区，该园区大致包括展览区1、食堂2、控制室3、原材料产品供应单元4、存储区5、第一产品供应单元6、第二产品供应单元7、第三产品供应单元8以及绿化设施等附属部分。原材料库与存储区分别存放原材料和产成品。第一产品供应单元、第二产品供应单元以及第三产品供应单元分别用于生产第一半成品、第二半成品以及第三半成品。不同的产品供应单元分属于独立的企业（厂区），用于完成独立的生产工序。不存在直接管理多个企业的手段。此对应的，半成品可以具有独立的结算价格。控制室容纳处理器与生产调度单元。这种园区的多个厂区组成独立的产品供应链，这些生产供应链虽然具有独立的结算方式，但是总体上服务于整体的产成品。通常，这种园区可以用于生产柴油喷油泵、步进电机等产品。柴油喷油泵的泵体、柱塞偶件以及调速器可以单独生产销售，独立结算。但是作为生产链，泵体、柱塞偶件以及调速器可以组装成柴油喷油泵。从原材料产品供应单元提取原材料后进入第一产品供应单元，第一产品供应单元生产的货物供应给第二产品供应单元。第二产品供应单元生产的货物供应给第三产品供应单元，第三产品供应单元生产的货物存储至存储区。另外，第二产品供应单元的生产过程除了需要第一产品供应单元的货物（第一半成品）外，还可能需要其他原料（例如螺钉、线圈、衔铁等），通常这些原料储备充足。虽然不同的生产部相互独立，但是前一生产部的当前产能影响到下一生产部后期产能。或者说，可能用于前一生产部的产能问题，导致后生产部的多个生产装置出现频繁停机，造成停工或过度能耗。如us5983194等所述，制定生产计划可以解决这一问题。

参照图2，本发明的这种基于迭代算法的负荷预测方法，本发明的这种基于迭代算法的负荷预测方法，根据预测不同产品供应单元的在产品数量。其包括如下步骤：原材料产品供应单元确定初始时刻t0至预测时刻t1出库的原材料数量z。

step1：第一产品供应单元执行第一工序，该第一产品供应单元包括多个第一设备，记录多个第一设备初始时刻t0的在产品数量q1。

step2：第一数据获取单元确定初始时刻t0至预测时刻t1第一产品供应单元工作时间的能耗e1。

step3：第二产品供应单元执行第二工序，该第二产品供应单元包括多个第二设备，记录多个第二设备初始时刻t0的在产品数量q2。

step4：第二数据获取单元确定初始时刻t0至预测时刻t1第二产品供应单元工作时间的能耗e2。

step5：第三产品供应单元执行第三工序，该所述第三产品供应单元包括多个第三生产装置，记录多个第三生产装置初始时刻t0的在产品数量q3。

step6：第三数据获取单元确定初始时刻t0至预测时刻t1第三产品供应单元工作时间的能耗e3。

step7：处理器确定第一、第二以及第三产品供应单元在预测时刻t1的在产品数量，d1=q1+f1×z/f0-e1/c1，d2=q2+f2×e1/c1/f1-e2/c2，d3=q3+f3×e2/c2/f2-e3/c3。f3为生产每一产成品所需第三工序的半成品的数量，f2为生产每一产成品所需第二工序半成品的数量，f1为生产每一产成品所需第一工序半成品的数量，f0为生产每一产成品所需原材料的数量，并且，c3为生产每一第三工序的产成品的能耗，c2为生产每一第二工序的半成品的能耗，c1为生产每一第一工序的半成品的能耗。

step8：负荷预测单元确定多个第一、第二以及第三产品供应单元的总负荷。根据产成品需求量s0，确定第三半成品的需求量s3，该需求量为第三产品供应单元的总负荷，s3=s0×f3-d3。根据第三半成品的需求量s3，预测第二半成品的需求量s2，该需求量为第二产品供应单元的总负荷，s2=f2×s3/f3-d2。根据第二半成品的需求量s2，迭代预测第一半成品的需求量s1，该需求量为第一产品供应单元的总负荷，s1=f1×s2/f2-d1。

step9：预测原材料的补货数量b，b=f0×s1/f1。

根据图2，本发明的智慧服务系统包括原材料产品供应单元、第一产品供应单元、第一数据获取单元、第二产品供应单元、第二数据获取单元、第三产品供应单元、第三数据获取单元、存储区、处理器、负荷预测单元。原材料产品供应单元确定初始时刻t0至预测时刻t1出库的原材料数量z。原材料产品供应单元具有例如计数装置，可以统计给定时间内出库的原材料数量。存储区可以设置与原材料产品供应单元相似的计数装置，可以统计给定时间内入库的产品数量，例如确定初始时刻t0至预测时刻t1存储的产品数量p。

第一产品供应单元用于提供第一半成品，所述第一产品供应单元包括多个第一设备。第一产品供应单元例如是铸造厂区，第一半成品例如是喷油泵壳体，第一设备例如是压铸设备。第一产品供应单元记录初始时刻t0的在产品数量q1。在初始时刻，盘点每一厂区在产品的数量，为后续在产品数量的预测做准备，可以利用企业财务月底盘点数据作为本申请的在产品数量。通常，在大生产开始时的在产品数量q1=0。第一数据获取单元用于确定初始时刻t0至预测时刻t1第一产品供应单元工作时间的能耗e1。第一数据获取单元可以具有电流计和状态感应器。电流计测量电流消耗，从而确定生产装置的功耗。状态感应器判断生产装置是否处于启停状态。该第一数据获取单元记录多个第一生产设备的启停时间和工作时间，e1为多个第一生产设备的工作时间的功耗之和。在本发明中，“工作时间”是指设备正常运转的时间，“启停时间”是指设备启动到正常运转以及空载停机的时间。启停时间的功耗视为无功功耗。通常工作时间的能耗与产品产量正相关，例如每一单位的半成品的能耗为c1，则有作时间的能耗除以单位半成品功耗等于半成品当量生产数量。

第二产品供应单元用于提供第二半成品，所述第二产品供应单元包括多个第二设备。第二产品供应单元例如是机加工厂区，第二半成品例如是柱塞偶件，第二设备例如是铣床。所述第二产品供应单元记录初始时刻t0的在产品数量q2。第二数据获取单元用于确定初始时刻t0至预测时刻t1第二产品供应单元工作时间的能耗e2。该第二数据获取单元记录多个第二生产设备的启停时间和工作时间，e2为多个第二生产设备的工作时间的功耗之和。第二产品供应单元与第二数据获取单元具有与第一产品供应单元类似的结构。

第三产品供应单元用于提供第三半成品，所述第三产品供应单元包括多个第三设备。第三产品供应单元例如是机电厂区，第二半成品例如是调速器，第二设备例如是绕线机床。所述第三产品供应单元记录初始时刻t0的在产品数量q3。第三数据获取单元用于确定初始时刻t0至预测时刻t1第三产品供应单元工作时间的能耗e3。该第三数据获取单元记录多个第三生产设备的启停时间和工作时间，e3为多个第三生产设备的工作时间的功耗之和。在本发明中，第三产品供应单元与第三数据获取单元具有与第一产品供应单元类似的结构。

处理器确定第一、第二以及第三产品供应单元在预测时刻t1的在产品数量。第一产品供应单元在产品的数量=初期在产数+投入数-本期产出数，d1=q1+f1×z/f0-e1/c1。或者说，第一产品供应单元在产品的数量（d1）=初期在产量（q1）+投入的原材料的当量（f1×z/f0）-期间产出的第一半成品的当量（e1/c1）。在本申请中，当量是指，当前客体的量相当于多少目标客体的量。例如，投入的原材料的当量是指，投入某一数量的原材料相当于多少第一半成品。计算方式例如，先确定投入某一数量的原材料相当于多少产成品，再根据产成品的当量确定第一半成品的当量。第二产品供应单元在产品的数量=初期在产数+投入数-本期产出数，d2=q2+f2×e1/c1/f1-e2/c2。或者说，第二产品供应单元在产品的数量（d2）=初期在产量（q2）+投入的第一半成品的当量（f2×e1/c1/f1）-期间产出的第二半成品的当量（e2/c2）。第三产品供应单元在产品的数量=初期在产数+投入数-本期产出数，d3=q3+f3×e2/c2/f2-e3/c3。第三产品供应单元在产品的数量（d3）=初期在产量（q3）+投入的第二半成品的当量（f3×e2/c2/f2）-期间产出的第三半成品的当量（e3/c3）。f3为生产每一产成品所需第三半成品的数量，f2为生产每一产成品所需第二半成品的数量，f1为生产每一产成品所需第一半成品的数量，f0为生产每一产成品所需原材料的数量。c3为生产每一第三工序的产成品的能耗，c2为生产每一第二工序的半成品的能耗，c1为生产每一第一工序的半成品的能耗。

负荷预测单元确定多个第一、第二以及第三产品供应单元的总负荷。总负荷是指预设周期（例如24h）内园区对生产部产量的需求，据此可以确定每一产品供应单元的生产压力，从而调配人工和物料。产成品需求量为预设周期内的产成品订单总额。通常，第一产品供应单元可以根据产成品需求投入生产。根据产成品需求量s0，确定第三半成品的需求量s3，该需求量为第三产品供应单元的总负荷。第三半成品的需求量=产成品需求的当量-在产品当量，其中，s3=s0×f3-d3。根据第三半成品的需求量s3，迭代预测第二半成品的需求量s2，该需求量为第二产品供应单元的总负荷。第二半成品的需求量=第三半成品需求的当量-在产品当量，s2=f2×s3/f3-d2。根据第二半成品的需求量s2，迭代预测第一半成品的需求量s1，该需求量为第一产品供应单元的总负荷。第一半成品的需求量=第二半成品需求的当量-在产品当量，s1=f1×s2/f2-d1。f3为生产每一产成品所需第三工序的半成品的数量，f2为生产每一产成品所需第二工序半成品的数量，f1为生产每一产成品所需第一工序半成品的数量，f0为生产每一产成品所需原材料的数量。

本发明还可以包括生产调度单元，生产调度单元根据第一、第二以及第三产品供应单元的负载确定生产计划表。生产计划表包括每一生产装置的工作时间。例如第一产品供应单元包含生产装置01、02、03、04、以及05，生产计划表包含01、02、03、04以及05在预设周期内的工作时间。如图3、4，例如第一产品供应单元在产品100件，生产需求500件。第二产品供应单元的总负荷为600件。每一第二设备的产能为10件/h，因此需要两组第二设备开机24h，一组第二设备开机12h。根据产成品需首先将已处于工作状态的生产装置纳入生产计划表，当总负荷大于工作中的生产装置的产能时，将处于停机中的生产装置纳入生产计划表。01、02处于开机状态，03、04以及05属于停机状态，因此保持01、02开机并启动03。另外，可以根据01、的已经工作的时间较长，选择01仅开机12h。本发明的智慧服务系统可以根据第一、第二以及第三产品供应单元的工作时间的能耗确定第一、第二以及第三工序中在产品的积压。生产调度单元根据产品积压和生产需求调整生产计划。生产计划优先的保持处于额定工作状态的设备的正常工作，产品积压过大时，在增加开机的设备，避免设备无序开机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。