專利名稱：基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)及其自適應(yīng)調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)協(xié)作和控制的方法及系統(tǒng)，尤其是一種制造行業(yè)網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)環(huán)境下的生產(chǎn)協(xié)作和控制的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作生產(chǎn)過程是一種單元化的、自治的、并行的、虛擬的、分布式的制造過程，制造企業(yè)為了完成共同任務(wù)而動態(tài)地組織在一起。這種多企業(yè)協(xié)作生產(chǎn)模式，由于各企業(yè)分別參與多條生產(chǎn)鏈，縱橫交錯形成一個復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化制造各參與企業(yè)處在一個動態(tài)多變的環(huán)境中，企業(yè)生產(chǎn)內(nèi)部和外部環(huán)境的不確定性和動態(tài)性增加，而不確定事件的發(fā)生則是協(xié)作生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)計劃調(diào)度動態(tài)調(diào)整的誘發(fā)因子。依據(jù)產(chǎn)生根源，多企業(yè)協(xié)作生產(chǎn)中的不確定事件可以分為三種一為企業(yè)生產(chǎn)制造過程本身的突發(fā)事件，主要是指企業(yè)內(nèi)部關(guān)鍵設(shè)備故障或其他不可抗拒的外界因素導(dǎo)致制造過程的延誤和中斷；二是下游企業(yè)或項(xiàng)目發(fā)起人要求提前交貨、緊急訂單插入、原分工任務(wù)的取消或修改；三是上游協(xié)作企業(yè)無法按時按量提供物料或配件等。因此，在網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)環(huán)境下，需要對協(xié)作企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)計劃進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，同時參與企業(yè)個別內(nèi)部生產(chǎn)計劃的調(diào)整要以盡量不影響生產(chǎn)鏈上其他企業(yè)為目標(biāo)。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)明專利檢索后發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00710192015.2，發(fā)明名稱為一種由計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)選擇動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度控制系統(tǒng)。該專利申請?zhí)岢隽艘环N自適應(yīng)選擇動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度控制系統(tǒng)，該技術(shù)引入調(diào)度目標(biāo)函數(shù)并提出一種調(diào)度優(yōu)化方法，在現(xiàn)有調(diào)度規(guī)則的基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)器與制造系統(tǒng)不斷交互而獲取有效的調(diào)度知識，用于優(yōu)化生產(chǎn)過程。但該發(fā)明只適用于不穩(wěn)定的、時變的車間動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度且未涉及企業(yè)間的協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度。
其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)的生產(chǎn)調(diào)度問題有一定類似性的供應(yīng)鏈及虛擬企業(yè)的生產(chǎn)計劃調(diào)度方面的研究主要有以下幾種 (1)Liverpool大學(xué)的D.F.Kehoe等提出了一種供應(yīng)鏈的生產(chǎn)計劃與控制策略，并建立了面向Web的生產(chǎn)計劃與調(diào)度的C/S模型。
(2)法國MACSI項(xiàng)目的Latifa Ouzizi等提出了基于Agent的虛擬企業(yè)的體系結(jié)構(gòu)和基于協(xié)商的計劃模型和運(yùn)行框架。
(3)東北大學(xué)的王宛山等構(gòu)建了一種異地生產(chǎn)協(xié)同調(diào)度框架，并基于此調(diào)度框架進(jìn)行動態(tài)仿真計算，求出企業(yè)外協(xié)生產(chǎn)與內(nèi)部調(diào)度之間的可行解。
綜合文獻(xiàn)的研究概況可以看出，目前對于供應(yīng)鏈和虛擬企業(yè)的生產(chǎn)計劃調(diào)度方面的研究主要集中在對體系結(jié)構(gòu)和框架方面，缺少完整的專門面向網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)的、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體優(yōu)化的生產(chǎn)計劃調(diào)度方案，該部分的工作有待提高以滿足實(shí)際的需要。
在進(jìn)一步的檢索中，至今尚未發(fā)現(xiàn)與主題關(guān)鍵詞″網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)″、″Virtual-Hub″和″自適應(yīng)調(diào)度″相同或者類似的文獻(xiàn)報道及發(fā)明專利。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)及其自適應(yīng)調(diào)度方法，以解決背景技術(shù)中存在的不足。一方面基于Virtual-Hub提供一種適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多企業(yè)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，屏蔽多企業(yè)生產(chǎn)信息共享的復(fù)雜性，便于協(xié)作企業(yè)進(jìn)行合作生產(chǎn)；另一方面基于多目標(biāo)的啟發(fā)式搜索算法，提供一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)下企業(yè)內(nèi)部的自適應(yīng)調(diào)度方法，實(shí)現(xiàn)動態(tài)地調(diào)整本企業(yè)的調(diào)度計劃。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 一種基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。Virtual-Hub是一種基于Web協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和J2EE技術(shù)的虛擬平臺，主要針對多企業(yè)協(xié)作生產(chǎn)過程中面臨的各種不確定性、實(shí)時生產(chǎn)信息共享、生產(chǎn)計劃同步和動態(tài)調(diào)整等需求而搭建的一個多企業(yè)協(xié)作生產(chǎn)過程同步的″虛擬空間″，以屏蔽多企業(yè)生產(chǎn)信息共享的復(fù)雜性，完成生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的動態(tài)監(jiān)控，達(dá)到協(xié)調(diào)合作目的，促進(jìn)企業(yè)間的廣泛協(xié)作生產(chǎn)。Virtual-Hub從設(shè)計實(shí)現(xiàn)上分為三部分 表現(xiàn)層主要是負(fù)責(zé)將信息準(zhǔn)確快速地展現(xiàn)給用戶。設(shè)計時將表現(xiàn)層的結(jié)構(gòu)、樣式和行為在不同的文件中完成，并采用AJAX技術(shù)來支持用戶的異步請求，使得多企業(yè)在協(xié)同制造環(huán)境中有著較快的訪問速度。
業(yè)務(wù)層主要處理參與企業(yè)的各種請求，調(diào)用各種工作流，控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行。業(yè)務(wù)層設(shè)計時分成三塊控制器模塊負(fù)責(zé)處理用戶各種請求；服務(wù)模塊處理復(fù)雜的工作流，如訂單任務(wù)的分配、異常任務(wù)的調(diào)度等；訪問模塊則處理數(shù)據(jù)庫的訪問工作，主要與數(shù)據(jù)庫打交道，數(shù)據(jù)庫訪問細(xì)節(jié)均封裝在該層中，如數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的類型等。
數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)安全合理地存儲并管理企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，該層保存的是企業(yè)的各類生產(chǎn)信息，如產(chǎn)品信息、設(shè)備信息和設(shè)計數(shù)據(jù)等。
基于Virtual-Hub網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)包括信息共享模塊、計劃調(diào)度模塊和生產(chǎn)同步模塊。信息共享模塊包括企業(yè)基礎(chǔ)信息模型、產(chǎn)品物料信息模型及計劃調(diào)度信息模型；計劃調(diào)度模塊包含計劃分解、任務(wù)分配和動態(tài)調(diào)度；生產(chǎn)同步模塊用于向生產(chǎn)鏈上其余制造企業(yè)發(fā)送最新生產(chǎn)信息指令，保證各企業(yè)在協(xié)作生產(chǎn)計劃上的縱向同步。
一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)下的自適應(yīng)調(diào)度方法。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)過程中，企業(yè)A在某時間段內(nèi)接受n個不同訂單，各訂單的交貨時間分別為d1,d2,…，dn，根據(jù)任務(wù)的緊急程度，不同訂單的延期交貨均有不同的懲罰系數(shù)。在協(xié)作生產(chǎn)過程中某時刻T，某一不確定事件在企業(yè)A內(nèi)發(fā)生，為了確保多條協(xié)作生產(chǎn)鏈的正常運(yùn)行，企業(yè)A須盡快完成對該不確定事件的響應(yīng)，動態(tài)調(diào)整生產(chǎn)計劃，以消除該事件對本企業(yè)和其他多條生產(chǎn)鏈上合作企業(yè)的影響。
本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)度方法主要基于約束引導(dǎo)的啟發(fā)式搜索算法，在新的生產(chǎn)環(huán)境中，以原生產(chǎn)計劃調(diào)度策略為初始狀態(tài)，針對生產(chǎn)鏈上新的制造約束，以任務(wù)完成最小工期偏差和成本偏差極小化為目標(biāo)函數(shù)，引入偏差懲罰函數(shù)作為自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)，尋找滿足約束條件的可行解，盡量以較低的成本獲得較優(yōu)或次優(yōu)的計劃調(diào)度策略，從而動態(tài)地再調(diào)整內(nèi)部的生產(chǎn)計劃。
(1)建立生產(chǎn)模型如下 式中，Rij為訂單i中產(chǎn)品j實(shí)際交貨時間與預(yù)計交貨時間的偏差，n為協(xié)作制造企業(yè)某計劃時間段內(nèi)的總訂單數(shù)，di為協(xié)作制造企業(yè)不同訂單的交貨時間，Cie為訂單i的實(shí)際完工時間。
(2)定義決策變量γij(t)，當(dāng)訂單i中的產(chǎn)品j在t時段生產(chǎn)時取γij(t)＝1，其他情況下取γij(t)＝0。
某一個訂單的實(shí)際完工時間為 其中，m為協(xié)作制造企業(yè)的所能提供的產(chǎn)品種類，t為協(xié)作計劃期內(nèi)劃分的時段數(shù)量，t＝1,2,...,T，qjt為t時段企業(yè)對于產(chǎn)品j的單位生產(chǎn)能力，Cijs為訂單i中的產(chǎn)品j的開始生產(chǎn)時間。
(3)建立成本最小化模型 其中，δj為產(chǎn)品j的生產(chǎn)成本系數(shù)，αj為產(chǎn)品j的庫存存放成本，βi為訂單i偏離交貨期的懲罰函數(shù)。
(4)將上述兩個目標(biāo)合為目標(biāo)規(guī)劃的形式，則其優(yōu)化模型可以表示為 s.t.λijt≤qjt，

(能力約束) 其中，WR、WF分別是企業(yè)計劃的優(yōu)化目標(biāo)1和2的權(quán)重系數(shù)，均為足夠大的常數(shù)，

和

分別為該企業(yè)在t階段對訂單i的延期偏離時間和提前偏離時間，

為制造企業(yè)成本費(fèi)用的未實(shí)現(xiàn)量，λijt為t時段訂單i中產(chǎn)品j生產(chǎn)時對企業(yè)的能力需求系數(shù)，Q為企業(yè)的最大能提供的庫存成本。
(5)對第四步中的模型進(jìn)行多目標(biāo)動態(tài)優(yōu)化，本發(fā)明提出一種可變權(quán)重和自適應(yīng)遺傳算法，根據(jù)進(jìn)化過程中的個體情況，自動調(diào)整不同優(yōu)化目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)和交叉變異算子，從而獲得全局優(yōu)化結(jié)果。
①多目標(biāo)優(yōu)化的權(quán)重系數(shù)處理 假設(shè)某函數(shù)帶有q個優(yōu)化目標(biāo) Min{z1＝f1(x)，z2＝f2(x)，...，zq＝fq(x)}　　s.t.gi(x)≤0，i＝1，2，...，m 定義如下兩個參數(shù) 其中，

分別是當(dāng)前種群中第k個目標(biāo)的最大值和最小值。目標(biāo)k的權(quán)重可以采用如下公式求解 對應(yīng)一個給定的個體，上述兩個優(yōu)化目標(biāo)可以根據(jù)下面公式確定 在下一輪的個體進(jìn)化中，權(quán)重都將發(fā)生新的變化，不斷進(jìn)行更新，朝正向優(yōu)化方向前進(jìn)。
②自適應(yīng)遺傳算子操作 在進(jìn)化過程中，為保證不陷入局部最優(yōu)，引入適應(yīng)度變化率參數(shù)CR來衡量上下兩代種群的變化 其中

和

分別是第t代種群中最大適應(yīng)度值、最小適應(yīng)度值和平均適應(yīng)度值，CR表示上下兩代種群表示在適應(yīng)度值上的差率。如果CR過大，種群有可能進(jìn)入局部最優(yōu)，需要降低交叉和變異算子；如果CR過小，進(jìn)化的速度減弱，可以實(shí)時地加大交叉和變異算子。
自適應(yīng)遺傳算子的變化可按如下式子求得
由上述步驟可以得知，本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)調(diào)度過程中，采用可變權(quán)重和自適應(yīng)遺傳算法為優(yōu)化手段，根據(jù)進(jìn)化過程中的個體情況，自動調(diào)整不同多目標(biāo)優(yōu)化的權(quán)重系數(shù)、交叉變異算子，以獲得全局優(yōu)化結(jié)果，盡量以較低的成本獲得較優(yōu)或次優(yōu)的計劃調(diào)度策略，從而動態(tài)的再調(diào)整內(nèi)部的生產(chǎn)計劃。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)下的調(diào)度系統(tǒng)和調(diào)度方法。①基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作調(diào)度系統(tǒng)提供了一個多企業(yè)協(xié)作生產(chǎn)過程同步的″虛擬空間″，動態(tài)監(jiān)控各參與企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)，便于協(xié)作企業(yè)進(jìn)行合作生產(chǎn)；②現(xiàn)有的車間生產(chǎn)調(diào)度方法不適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)的生產(chǎn)特點(diǎn)，本發(fā)明中的自適應(yīng)調(diào)度方法因?yàn)榭紤]了網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)下的多企業(yè)協(xié)作調(diào)度，可以根據(jù)生產(chǎn)內(nèi)部和外部環(huán)境的不確定性和動態(tài)性增加的生產(chǎn)特點(diǎn)解決網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度問題，盡量以較低的成本獲得較優(yōu)或次優(yōu)的計劃調(diào)度策略，從而動態(tài)的再調(diào)整內(nèi)部的生產(chǎn)計劃。



圖1為基于Virtual-Hub協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)框架圖。

具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容和附圖所述實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明提供了一種基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示?；赩irtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是一個通過標(biāo)準(zhǔn)Web協(xié)議(HTTP、WSDL)和Servelet引擎就能訪問的網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺。
本系統(tǒng)在整體結(jié)構(gòu)上采用了B/S架構(gòu)，在系統(tǒng)構(gòu)建中主要采用可移植性比較強(qiáng)的J2EE技術(shù)、HTML、JSP(Java Service Pages)、XML及Web Service技術(shù)。同時，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)采用了目前比較成熟的Hibernate、Struts、Spring和ibatis等開源框架和JFreeChart繪圖組件。服務(wù)器端采用JSP技術(shù)來實(shí)現(xiàn)前端平臺，后臺模塊使用J2EE技術(shù)開發(fā)，底層數(shù)據(jù)庫采用MySQL 5.1，Web服務(wù)器采用了開源的Apache Tomcat Server。在前端Application的集成中，根據(jù)每個Application的不同特點(diǎn)，采用了與之相應(yīng)的各種技術(shù)，包括JavaScript、VBScript、Ajax等技術(shù)。在終端用戶各成員企業(yè)的操作中，只要采用瀏覽器就可以正常瀏覽。
基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)和自適應(yīng)調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)如圖2所示，其詳細(xì)步驟如下 (1)信息共享模塊主要負(fù)責(zé)獲取企業(yè)資源信息、產(chǎn)品資源信息及計劃調(diào)度信息等與各成員企業(yè)進(jìn)行信息交互； (2)計劃調(diào)度模塊包括計劃分解、任務(wù)分配和動態(tài)調(diào)度，該模塊實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)的訂單主生產(chǎn)計劃的制定、訂單的粗細(xì)分配以及動態(tài)調(diào)度； (3)盟主企業(yè)首先對接受到的訂單進(jìn)行分解，來制定某一訂單的主生產(chǎn)計劃。然后根據(jù)信息共享模塊中獲得的各種信息，對訂單進(jìn)行任務(wù)分配； (4)調(diào)度監(jiān)控實(shí)質(zhì)是生產(chǎn)計劃執(zhí)行情況的動態(tài)管理，正常狀態(tài)下任務(wù)參與企業(yè)定期更新用戶生產(chǎn)進(jìn)度，反饋給盟主企業(yè)。若盟主需參與企業(yè)更新生產(chǎn)進(jìn)度，也可發(fā)送請求給參與企業(yè)要求其更新當(dāng)前的任務(wù)進(jìn)度。當(dāng)出現(xiàn)計劃執(zhí)行異常時及時監(jiān)控處理，發(fā)送異常提醒和進(jìn)行動態(tài)調(diào)度； (5)當(dāng)協(xié)作生產(chǎn)過程中某時刻T，某一不確定事件在企業(yè)內(nèi)發(fā)生后，如果企業(yè)的動態(tài)計劃調(diào)整的最小工期偏差滿足一定條件，將觸發(fā)Virtual-Hub的計劃調(diào)度模塊，根據(jù)自適應(yīng)調(diào)度優(yōu)化方法對生產(chǎn)計劃的執(zhí)行進(jìn)行動態(tài)再調(diào)度，生成協(xié)同生產(chǎn)計劃； (6)生產(chǎn)同步模塊生成后的協(xié)同生產(chǎn)計劃經(jīng)過與各盟員企業(yè)的協(xié)商后，將向生產(chǎn)鏈上各制造企業(yè)發(fā)送優(yōu)化后的最新生產(chǎn)計劃指令，保證各盟員企業(yè)在協(xié)作生產(chǎn)計劃上的縱向同步。
本發(fā)明充分考慮了網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境下的不確定性和資源的開放性等特征，為解決網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)計劃調(diào)度問題提出了一個可操作的基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)和自適應(yīng)調(diào)度方法，提供了系統(tǒng)對企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)接口，使得整個網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)不受操作系統(tǒng)、操作平臺等限制，企業(yè)內(nèi)部異構(gòu)系統(tǒng)可以便捷地與此虛擬平臺交互，很好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境下企業(yè)之間以及企業(yè)內(nèi)部制造單元之間的分布自治、協(xié)同合作的特性，實(shí)現(xiàn)了良好的通用性和可重構(gòu)性。
上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于包括信息共享模塊、計劃調(diào)度模塊和生產(chǎn)同步模塊的Virtual-Hub；所述信息共享模塊包括企業(yè)基礎(chǔ)信息模型、產(chǎn)品物料信息模型及計劃調(diào)度信息模型；所述計劃調(diào)度模塊包含計劃分解、任務(wù)分配和動態(tài)調(diào)度；所述生產(chǎn)同步模塊用于向生產(chǎn)鏈上其余制造企業(yè)發(fā)送最新生產(chǎn)信息指令，保證各企業(yè)在協(xié)作生產(chǎn)計劃上的縱向同步。
2.一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)下的自適應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于針對在協(xié)作生產(chǎn)過程中某時刻T，某一不確定事件在企業(yè)A內(nèi)發(fā)生后，為了確保多條協(xié)作生產(chǎn)鏈的正常運(yùn)行，基于約束引導(dǎo)的啟發(fā)式搜索算法，在新的生產(chǎn)環(huán)境中，以原生產(chǎn)計劃調(diào)度策略為初始狀態(tài)，針對生產(chǎn)鏈上新的制造約束，以任務(wù)完成最小工期偏差和成本偏差極小化為目標(biāo)函數(shù)，引入偏差懲罰函數(shù)作為自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)，尋找滿足約束條件的可行解，盡量以較低的成本獲得較優(yōu)或次優(yōu)的計劃調(diào)度策略，從而動態(tài)地再調(diào)整內(nèi)部的生產(chǎn)計劃。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于
包括如下步驟
(1)建立生產(chǎn)模型如下
式中，Rij為訂單i中產(chǎn)品j實(shí)際交貨時間與預(yù)計交貨時間的偏差，n為協(xié)作制造企業(yè)某計劃時間段內(nèi)的總訂單數(shù)，di為協(xié)作制造企業(yè)不同訂單的交貨時間，Cie為訂單i的實(shí)際完工時間；
(2)定義決策變量γij(t)，當(dāng)訂單i中的產(chǎn)品j在t時段生產(chǎn)時取γij(t)＝1，其他情況下取γij(t)＝0；
某一個訂單的實(shí)際完工時間為
其中，m為協(xié)作制造企業(yè)的所能提供的產(chǎn)品種類，t為協(xié)作計劃期內(nèi)劃分的時段數(shù)量，t＝1，2，...，T，qjt為t時段企業(yè)對于產(chǎn)品j的單位生產(chǎn)能力，Cijs為訂單i中的產(chǎn)品j的開始生產(chǎn)時間；
(3)建立成本最小化模型
其中，δj為產(chǎn)品j的生產(chǎn)成本系數(shù)，αj為產(chǎn)品j的庫存存放成本，βi為訂單i偏離交貨期的懲罰函數(shù)；
(4)將上述兩個目標(biāo)合為目標(biāo)規(guī)劃的形式，則其優(yōu)化模型可以表示為
s.t.λijt≤qjt
(能力約束)
其中，WR、WF分別是企業(yè)計劃的優(yōu)化目標(biāo)1和2的權(quán)重系數(shù)，均為足夠大的常數(shù)，取值范圍為1×106～1×108，
和
分別為該企業(yè)在t階段對訂單i的延期偏離時間和提前偏離時間，
為制造企業(yè)成本費(fèi)用的未實(shí)現(xiàn)量，λijt為t時段訂單i中產(chǎn)品j生產(chǎn)時對企業(yè)的能力需求系數(shù)，Q為企業(yè)的最大能提供的庫存成本；
(5)對第四步中的模型進(jìn)行多目標(biāo)動態(tài)優(yōu)化，提出一種可變權(quán)重和自適應(yīng)遺傳算法，根據(jù)進(jìn)化過程中的個體情況，自動調(diào)整不同優(yōu)化目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)和交叉變異算子，從而獲得全局優(yōu)化結(jié)果，盡量以較低的成本獲得較優(yōu)或次優(yōu)的計劃調(diào)度策略，從而動態(tài)的再調(diào)整內(nèi)部的生產(chǎn)計劃。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟5中，包括①多目標(biāo)優(yōu)化的權(quán)重系數(shù)處理
假設(shè)某函數(shù)帶有q個優(yōu)化目標(biāo)
Min{z1＝f1(x)，z2＝f2(x)，...，zq＝fq(x)}s.t.gi(x)≤0，i＝1，2，...，m
定義如下兩個參數(shù)
其中，
分別是當(dāng)前種群中第k個目標(biāo)的最大值和最小值；目標(biāo)k的權(quán)重可以采用如下公式求解
對應(yīng)一個給定的個體，上述兩個優(yōu)化目標(biāo)可以根據(jù)下面公式確定
在下一輪的個體進(jìn)化中，權(quán)重都將發(fā)生新的變化，不斷進(jìn)行更新，朝正向優(yōu)化方向前進(jìn)；
②自適應(yīng)遺傳算子操作
在進(jìn)化過程中，為保證不陷入局部最優(yōu)，引入適應(yīng)度變化率參數(shù)CR來衡量上下兩代種群的變化
其中
和
分別是第t代種群中最大適應(yīng)度值、最小適應(yīng)度值和平均適應(yīng)度值，CR表示上下兩代種群表示在適應(yīng)度值上的差率；如果CR過大，種群有可能進(jìn)入局部最優(yōu)，需要降低交叉和變異算子；如果CR過小，進(jìn)化的速度減弱，可以實(shí)時地加大交叉和變異算子；
自適應(yīng)遺傳算子的變化可按如下式子求得
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的Virtual-Hub是一種基于Web協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和J2EE技術(shù)的虛擬平臺，針對多企業(yè)協(xié)作生產(chǎn)過程中面臨的各種不確定性、實(shí)時生產(chǎn)信息共享、生產(chǎn)計劃同步和動態(tài)調(diào)整等需求而搭建的一個多企業(yè)協(xié)作生產(chǎn)過程同步的“虛擬空間″，以屏蔽多企業(yè)生產(chǎn)信息共享的復(fù)雜性，完成生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的動態(tài)監(jiān)控，達(dá)到協(xié)調(diào)合作目的，促進(jìn)企業(yè)間的廣泛協(xié)作生產(chǎn)。
全文摘要
一種基于Virtual-Hub的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，包括信息共享模塊、計劃調(diào)度模塊和生產(chǎn)同步模塊的Virtual-Hub，所述信息共享模塊包括企業(yè)基礎(chǔ)信息模型、產(chǎn)品物料信息模型及計劃調(diào)度信息模型；所述計劃調(diào)度模塊包含計劃分解、任務(wù)分配和動態(tài)調(diào)度；所述生產(chǎn)同步模塊用于向生產(chǎn)鏈上其余制造企業(yè)發(fā)送最新生產(chǎn)信息指令，保證各企業(yè)在協(xié)作生產(chǎn)計劃上的縱向同步。一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)作生產(chǎn)下的自適應(yīng)調(diào)度方法，針對在協(xié)作生產(chǎn)過程中某時刻T，某一不確定事件在企業(yè)中發(fā)生后，盡量以較低的成本獲得較優(yōu)或次優(yōu)的計劃調(diào)度策略，從而動態(tài)地再調(diào)整內(nèi)部的生產(chǎn)計劃。
文檔編號G05B19/418GK101441468SQ20081020414
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者李愛平, 徐立云, 劉雪梅, 楠 謝, 劍 張, 張美華, 黃祥明, 璐 蔡 申請人:同濟(jì)大學(xué)