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基于改进粒子群算法的智能排产研究

制造业自动化 2023年第2期45卷 214-216页

作者：李凯肖熙董山恒宋旭南京理工大学自动化学院南京210014 中国航空规划设计研究总院有限公司北京100032 北京机械工业自动化研究所有限公司北京100120

车间的排产对于提高车间的生产效率至关重要,尤其对于柔性机加车间,智能排产可以极大提高加工的自动化与智能化水平。排产问题已经被证实是一个NP-hard问题,以最小化最大完工时间为目标,构建了柔性机加车间排产问题的数学模型,并提出了... 详细信息

车间的排产对于提高车间的生产效率至关重要,尤其对于柔性机加车间,智能排产可以极大提高加工的自动化与智能化水平。排产问题已经被证实是一个NP-hard问题,以最小化最大完工时间为目标,构建了柔性机加车间排产问题的数学模型,并提出了一种改进的粒子群算法对模型进行求解,在标准粒子群算法的基础上增加了变异和局部搜索的步骤,既减少了算法陷入局部最优的概率,又提高了算法的求解精度。并利用某航空发动机的柔性机加生产线验证了模型和算法的有效性。

关键词：智能排产粒子群算法柔性加工

基于深度强化学习的煤炭码头智能排产方法研究

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基于深度强化学习的煤炭码头智能排产方法研究

作者：吴天祺哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着经济全球化和船舶运输业的飞速发展,码头已成为大型货物物流非常重要的中转站。煤炭码头负责煤炭的进出口,其中出口码头的流程主要为火车从内地拉煤进港,存入堆场,再由大型船舶装船运走。随着码头吞吐量的逐步攀升,码头的排... 详细信息

近年来,随着经济全球化和船舶运输业的飞速发展,码头已成为大型货物物流非常重要的中转站。煤炭码头负责煤炭的进出口,其中出口码头的流程主要为火车从内地拉煤进港,存入堆场,再由大型船舶装船运走。随着码头吞吐量的逐步攀升,码头的排产优化被提上工作日程。传统的煤炭码头或其他类似码头的排产大多由人为完成,耗费人力物力,且效率低下,经常造成设备闲置或货物拥堵。本课题针对神华天津煤炭码头进行具体建模分析与仿真实验,用基于深度强化学习的方法,研究煤炭码头的智能排产。首先,对深度强化学习的具体原理进行阐述。强化学习以马尔科夫决策过程为模型,以贝尔曼方程和值函数为理论基础,能够解决很多决策或寻优问题,基本算法包括动态规划、蒙特卡罗法和时序差分法等。深度学习作为近年来十分火热的监督学习方法,能够很有效地提取数据内部的隐含特征,对函数进行高逼近度的拟合。将强化学习与深度学习结合起来,利用神经网络拟合值函数或策略,便得到了深度强化学习。其中最常用的DQN算法在诸多问题上取得了惊人的成就,近年来受到人们的广泛关注与研究。然后,针对具体码头的工作情况,本文提出了基于深度强化学习的仿真模型,将传送带占用情况、任务剩余时间和待决策任务作为状态,将路线选择作为动作,将等待时间作为惩罚。利用此模型和DQN、状态值方法两种深度强化学习算法对问题进行了初步仿真,得到了较为理想的排产结果。最后,将具体数据代入模型,包括实际任务的来港时间、任务完成时间、各任务的实际路线选择、火车车型、煤炭种类与堆垛位置等数据,并在简单仿真的基础上考虑了多车等待情况,得到了实际数据下的排产优化结果,将之与实际数据对比,归纳出了排产算法的优势。

关键词：智能排产深度强化学习 DQN算法状态值方法

基于云边协作的工业互联网智能排产方法研究与实现

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基于云边协作的工业互联网智能排产方法研究与实现

作者：杨丰赫东南大学

学位级别：硕士

工业互联网是实现新一轮工业革命的核心,其通过新一代信息通信技术与工控系统的深度融合和创新应用,使工业生产过程更加智能化。作为工业互联网时代的重要应用,高级计划排程(智能排产)为企业制定合理的生产计划,在钢铁制造等大型工业领... 详细信息

工业互联网是实现新一轮工业革命的核心,其通过新一代信息通信技术与工控系统的深度融合和创新应用,使工业生产过程更加智能化。作为工业互联网时代的重要应用,高级计划排程(智能排产)为企业制定合理的生产计划,在钢铁制造等大型工业领域的重要性日益突出。从部署模式来看,现有的智能排产系统可分为企业本地部署和云排产服务两类。虽然这两类排产系统满足了企业对不同场景下的排产需求,但是也存在相应问题。一方面,企业本地的计算与存储资源相对有限,难以满足精确排产算法的需求。另一方面,云排产服务需要大量工业核心排产数据的支撑并按需计费,计算存储与网络传输的开销使排产服务成本较高。此外,工业核心数据上传至云可能存在数据泄露的风险。针对以上问题,本硕士论文以钢铁热轧排产为应用场景,将边缘计算技术引入工业互联网智能排产,设计云边协作的工业互联网排产框架,实现云边协作的工业互联网排产系统。具体从以下三个方面展开研究:(1)设计了面向云边协作的钢铁热轧排产模型。该模型基于钢铁热轧的应用场景所构建,表现为松耦合的两阶段形式,具有耦合性低、易于分解且便于扩展的特点,可为云边协作的工业互联网排产框架提供基础与支持。(2)提出了一种云边协作的工业互联网排产框架。通过构建边缘预处理模块与云端通用求解模块,实现了排产模型的解耦合;通过优化云边协作的中间结果,降低了云端计算量与网络传输开销,提升了排产效率。(3)设计与实现了基于云边协作的工业互联网排产原型系统。采用南京钢铁集团真实数据集,对排产任务执行流程、图形化界面展示及结果性能指标进行测试,验证了该系统在实际场景下的有效性。综上,本文研究了云边协作的工业互联网智能排产方法,构建了面向钢铁热轧排产的原型系统。该排产方法具有普适性,不仅可应用于钢铁行业,更能推广到其他制造业领域,有助于推进工业互联网智能排产技术的发展。

关键词：工业互联网钢铁热轧智能排产云边协作

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样试及小批量生产的智能排产系统建设

电气时代 2023年第S2期 49-53页

作者：刘晓腾张春明徐传贵曹斌刘彤彤潍柴动力股份有限公司

新产品样试生产及小批量生产模式涉及的产品种类多且工艺复杂,生产过程受毛坯、刀具、工装及设备等各类资源约束,且主要依靠人工进行生产排产,排产效率低、设备利用不均衡,无法宏观校核产能,存在较多生产瓶颈。智能排产系统通过实时采... 详细信息

新产品样试生产及小批量生产模式涉及的产品种类多且工艺复杂,生产过程受毛坯、刀具、工装及设备等各类资源约束,且主要依靠人工进行生产排产,排产效率低、设备利用不均衡,无法宏观校核产能,存在较多生产瓶颈。智能排产系统通过实时采集设备数据、实时响应设备异常、实时管理资源库存、实时校核产能及实时监控生产进度等手段,进行产能校核及资源齐套性检查,输出最优排产方案,实现设备均衡利用率最大化。

关键词：智能排产样试生产数据采集产能校核齐套性检查均衡利用率

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卷烟厂滤棒成型的区域智能排产系统设计

工业仪表与自动化装置 2023年第2期 18-22页

作者：余嘉胜庞全立柯凯王娅徐培湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂生产调度科湖北武汉430000

为了提高卷烟厂滤棒成型生产效率以及降低生产成本,设计一个卷烟厂滤棒成型的区域智能排产系统。在系统硬件部分,将TMS320F2812芯片作为系统的控制核心,并设计了存储模块,此次研究的系统重点设计了软件部分,预先构建排产模型及干扰因素... 详细信息

为了提高卷烟厂滤棒成型生产效率以及降低生产成本,设计一个卷烟厂滤棒成型的区域智能排产系统。在系统硬件部分,将TMS320F2812芯片作为系统的控制核心,并设计了存储模块,此次研究的系统重点设计了软件部分,预先构建排产模型及干扰因素分析模型,将生产过程中的干扰事件划分为3大类,并提出解决措施,同时设定滤棒成型的区域智能排产流程,实现卷烟厂滤棒成型的区域智能排产系统设计。实验分为两部分,实验一结果表明,此次研究的系统在不同数量滤棒生产过程中在较短时间内就能够完成滤棒成型,有效提高了滤棒成型生产效率;实验二表明,此次研究的区域智能排产系统在较少迭代次数下就能够确定最佳目标函数,有效降低了生产成本。

关键词：卷烟厂滤棒成型智能排产扰动工序编码指令

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基于OptaPlanner的智能排产平台

电脑编程技巧与维护 2023年第5期 100-103页

作者：冯泽祥陈俊仁厦门大学嘉庚学院福建漳州363105

随着科技水平的飞速发展,越来越多的科技产业出现并不断扩大,这意味着产品的经营难度和管理难度也会随之变大。为了帮助企业解决这一系列问题,基于OptaPlanner设计了一个智能排产平台(以下简称平台)。该平台通过收集客户所需要进行排产... 详细信息

随着科技水平的飞速发展,越来越多的科技产业出现并不断扩大,这意味着产品的经营难度和管理难度也会随之变大。为了帮助企业解决这一系列问题,基于OptaPlanner设计了一个智能排产平台(以下简称平台)。该平台通过收集客户所需要进行排产的物料、机器等资源的具体信息,并根据产品的规模进行判断,选择合适的排产算法,调整相关参数后对物料、机器等资源进行合理的调度,制订出合理、优化的生产计划。当出现物料不足等情况时,系统也会给出该物料的信息,以便后续进行调整优化。经过多次测试,该系统可以应对不同的场景,对不同规模的资源进行排产,准确得出优、精、细的调度结果,能够被应用于实际的生产企业场景中,减少企业经营和管理过程中的人力及财力消耗。

关键词：智能排产生产企业资源调度算法

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面向订单生产企业的智能排产算法研究与应用

现代电子技术 2022年第7期45卷 92-96页

作者：孙世林何雪明卢立新林自东江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122 江南大学机械工程学院江苏无锡214122 山东碧海包装材料有限公司山东临沂276600

针对面向订单生产企业的生产设备使用情况不明、人员排班紊乱,以及对于计划延误、计划停机未能做到及时监控与跟踪等问题,提出一种面向订单生产企业的智能排产处理方法来提高企业生产效率。该方法结合智能排产所需的相关功能,综合运用... 详细信息

针对面向订单生产企业的生产设备使用情况不明、人员排班紊乱,以及对于计划延误、计划停机未能做到及时监控与跟踪等问题,提出一种面向订单生产企业的智能排产处理方法来提高企业生产效率。该方法结合智能排产所需的相关功能,综合运用定性与定量相结合的方法,减少人为因素的影响。根据订单情况进行订单管理、参数配置、规则引擎匹配、开工管理以及生产计算后,生成生产计划。通过审批之后,根据产品BOM信息生成子加工计划清单、子质检计划清单以及子装配计划清单。与传统的基于设备年时基数和可用系数的估算方法相比,这种以订单为基础的智能排产算法可以细致地考虑各种约束和随机情况,借助计算机模拟仿真实现对复杂情况的精确分析,有效利用企业资源,得到更加科学合理的量化结果,实现均衡生产。同时,该算法具有一般性和普遍性,对其他多品种、成批生产或小批量生产的制造企业具有较强的参考价值。

关键词：智能排产生产计划规则引擎均衡生产订单管理复杂情况分析

鞍钢1700mm热轧智能排产专家系统研究与实现

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鞍钢1700mm热轧智能排产专家系统研究与实现

作者：韩日东东北大学

学位级别：硕士

专家系统是人工智能的一个重要分支,是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统,它应用人工智能技术和计算机技术,能模仿人类专家解决特定问题时的推理过程,近年来专家系统技术逐渐成熟,广泛应用在工程、科学、医药、军事、商业等方面,... 详细信息

专家系统是人工智能的一个重要分支,是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统,它应用人工智能技术和计算机技术,能模仿人类专家解决特定问题时的推理过程,近年来专家系统技术逐渐成熟,广泛应用在工程、科学、医药、军事、商业等方面,而且成果相当丰硕。鞍钢集团目前的五条热轧产线均有比较完整的MES系统,承接ERP下发的日计划,编制轧机作业计划并下发到过程控制系统,但缺少轧制单元计划的编制环节,热轧智能排产专家系统的目标就是最优化地实现热轧工序的单元计划编制,在提高产品质量的同时可实现换辊周期内轧制重量的最大化。本文以鞍钢1700mm热轧产线为基础进行理论和系统设计,同时兼顾考虑了所有热轧带钢生产管理的通用性问题。本文作者设计并组织实施了现有的鞍钢1700mm热轧MES系统,系统中热轧作业计划的编制是以人机交互方式为主,由于不同调度人员的水平差异和同一调度人员的状态差异,会造成相同生产条件下的产量和质量差异很大的情况,这是人工调度中经常遇到的随机性问题和水平波动问题。作者根据多年的生产实绩数据进行分析和样本设计,建立了热轧1700mm热轧智能排产专家系统,并与原有信息系统有效结合在一起,逐渐将轧制单元计划模型化。本文将单元计划的总轧制重量作为背包的最大容量,利用专家系统的知识库求出初始解,通过专家系统的规则库对过程解进行惩罚判定,生产完的计划作为专家系统的样本再利用人工神经网络技术对专家系统进行训练,以提高专家系统的运行效果。多次仿真实验结果表明,该专家系统提供的热轧单元计划序列,符合度达到85%以上,在大幅度减轻调度人员工作强度的基础上,有效地避免了随机性问题和水平波动问题。

关键词：热轧计划智能排产专家系统背包问题

基于SimEvents的智能排产验证仿真模型框架研究

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基于SimEvents的智能排产验证仿真模型框架研究