本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于板材加工的調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

1、近年來隨著板式家具制造企業(yè)的不斷上市，廠家的生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大，生產(chǎn)方式也從以往以單機(jī)為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣O(shè)備連線組網(wǎng)的形式。以往工廠里將一臺(tái)配備了上下料裝置的開料設(shè)備稱為一條生產(chǎn)線，一批板材在開料生產(chǎn)線上完成加工后再由人工將所有工件轉(zhuǎn)運(yùn)到封邊生產(chǎn)線進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的加工?，F(xiàn)如今一條生產(chǎn)線已經(jīng)可以完全包含開料、封邊、鉆孔以及分揀的完整生產(chǎn)環(huán)節(jié)了，而且在一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，例如開料環(huán)節(jié)可以包含多臺(tái)相同或是不同類型的開料設(shè)備，鉆孔環(huán)節(jié)可以包括多臺(tái)不同類型的鉆孔設(shè)備。

2、目前由于開料，封邊，鉆孔，分揀各個(gè)工作環(huán)節(jié)相對(duì)獨(dú)立，其各自的排產(chǎn)調(diào)度獨(dú)立進(jìn)行，在效率上每個(gè)環(huán)節(jié)只對(duì)自己負(fù)責(zé)，追求局部最優(yōu)，沒法做到結(jié)合各個(gè)環(huán)節(jié)的全局最優(yōu)。在來料排版前不知道當(dāng)前排版會(huì)在哪臺(tái)開料設(shè)備上加工，是忽略加工環(huán)節(jié)的盲排版，排完版后也不會(huì)根據(jù)生產(chǎn)線上同環(huán)節(jié)協(xié)同設(shè)備的狀態(tài)以及后續(xù)環(huán)節(jié)設(shè)備的工作狀態(tài)對(duì)加工順序進(jìn)行調(diào)整，無法顧及整體生產(chǎn)線加工效率。當(dāng)生產(chǎn)線上某一環(huán)節(jié)因生產(chǎn)效率或者是部分故障問題發(fā)生瓶頸阻塞時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)線的加工效率都會(huì)受到影響。

3、現(xiàn)有技術(shù)在解決上述技術(shù)問題時(shí)存在諸多不足，例如，公開號(hào)為cn110147933a的中國(guó)專利申請(qǐng)文件公開了一種基于改進(jìn)灰狼算法的數(shù)控切割下料車間調(diào)度排產(chǎn)方法，其通過建立板材在切割車間加工過程中的調(diào)度模型和優(yōu)化目標(biāo)提出了一種十進(jìn)制灰狼算法進(jìn)行求解，縮短了下料車間切割生產(chǎn)周期且提高設(shè)備利用率。但是，這種方法存在一些技術(shù)缺陷：其缺乏全局優(yōu)化能力，容易陷入局部最優(yōu)，無法最大化生產(chǎn)效率和資源利用率；缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的支持，無法根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，調(diào)度系統(tǒng)響應(yīng)滯后，影響生產(chǎn)連續(xù)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述調(diào)度結(jié)果難以平衡各設(shè)備效率的問題，本發(fā)明提出了一種用于板材加工的調(diào)度方法，包括：根據(jù)設(shè)備參數(shù)以及客戶訂單工件類型得到工廠可加工的工件類型；基于所述工件類型以及歷史板材開料的排版方案獲取當(dāng)前批次主要工件類型的多種排版方案，基于所述多種排版方案使用基因算法獲取初始開料順序，將當(dāng)前批次所有板材依次送入開料設(shè)備按照初始開料順序中設(shè)定的排版方案進(jìn)行切割；所述基因算法中每條染色體表示一種開料順序，染色體中基因編碼的信息包括：排版方案的序號(hào)、排版方案在生產(chǎn)線中的出現(xiàn)的次數(shù)、開料設(shè)備的序號(hào)；基因編碼在染色體中的排序表示該編碼對(duì)應(yīng)的板材加工排版方案在整個(gè)加工流程中的次序；基于第一策略、第二策略以及第三策略對(duì)基因算法的交叉和變異操作進(jìn)行補(bǔ)充和限定，所述第一策略指通過監(jiān)測(cè)設(shè)備的排產(chǎn)數(shù)量調(diào)度板材分流到未阻塞或未發(fā)生故障的開料設(shè)備產(chǎn)線；所述第二策略調(diào)整排版方案內(nèi)部工件順序使其符合雙機(jī)頭開料設(shè)備間距；所述第三策略指調(diào)整開料順序，使雙龍門開料設(shè)備上兩個(gè)板材的排版方案的工件數(shù)量相同或近似。

2、本發(fā)明通過根據(jù)設(shè)備參數(shù)和客戶訂單工件類型獲得工廠可加工的工件類型，然后利用基因算法優(yōu)化開料順序，最終生成當(dāng)前批次板材的排版方案并進(jìn)行切割操作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顯著提高了工廠生產(chǎn)的靈活性和效率。具體而言，通過對(duì)多種排版方案進(jìn)行基因算法優(yōu)化，本發(fā)明能夠根據(jù)實(shí)際工況動(dòng)態(tài)調(diào)整排版順序和切割策略，確保每一批次的加工工藝與設(shè)備能力的最佳匹配，從而降低了材料浪費(fèi)，減少了設(shè)備閑置時(shí)間，提升了生產(chǎn)線的整體加工效率。

3、進(jìn)一步地，所述第一策略還包括：調(diào)整開料順序使后續(xù)板材分流到未阻塞或未發(fā)生故障的開料設(shè)備產(chǎn)線時(shí)，使所述后續(xù)板材的排版方案在所述未阻塞或未發(fā)生故障的開料設(shè)備上加工效率最高。

4、進(jìn)一步地，所述基因算法的適應(yīng)度函數(shù)為：

5、

6、其中表示第條染色體的適應(yīng)度函數(shù)值；表示基因的總數(shù)量；則表示第條染色體上第個(gè)基因；表示第個(gè)基因所對(duì)應(yīng)的板材進(jìn)行開料所需要的時(shí)間。

7、本發(fā)明通過設(shè)計(jì)的適應(yīng)度函數(shù)，將基因算法的優(yōu)化目標(biāo)直接與開料效率掛鉤，使得每個(gè)染色體的適應(yīng)度值能準(zhǔn)確反映當(dāng)前排版方案的優(yōu)劣。相比于傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，采用此適應(yīng)度函數(shù)可以更精確地評(píng)估每個(gè)排版方案在實(shí)際生產(chǎn)中的執(zhí)行效果，從而在遺傳進(jìn)化過程中逐漸提升最終排版方案的質(zhì)量，確保工廠生產(chǎn)效率的最優(yōu)。

8、進(jìn)一步地，根據(jù)設(shè)備參數(shù)以及客戶訂單工件類型得到工廠可加工的工件類型，還包括：獲取同批次所有訂單中需要切割的工件類型以及每種工件類型的數(shù)量，得到總訂單工件數(shù)據(jù)庫db1；獲取生產(chǎn)線上加工板材所涉及設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，根據(jù)設(shè)備參數(shù)獲取加工廠可切割的工件類型，得到可加工的工件數(shù)據(jù)庫db2；基于總訂單工件數(shù)據(jù)庫db1與工件數(shù)據(jù)庫db2獲取可加工的訂單工件數(shù)據(jù)庫db3，所述訂單工件數(shù)據(jù)庫db3包括總訂單中加工的工件類型以及總訂單中每種可加工的工件類型的數(shù)量。

9、進(jìn)一步地，當(dāng)前批次主要工件類型的獲取方法，還包括：使用dbscan聚類算法獲取訂單中的主要工件類型；算法的輸入為訂單工件數(shù)據(jù)庫db3中工件的特征矩陣，所述特征矩陣包括工件的長(zhǎng)度、寬度以及厚度；算法設(shè)定參數(shù)包括鄰域半徑以及最少鄰點(diǎn)數(shù)量minpts；算法的輸出包括聚類簇?cái)?shù)量以及核心點(diǎn)的索引集合，計(jì)算所有聚類簇包含數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量的大津閾值；將數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量大于大津閾值的簇記為較大聚類簇，將所述較大聚類簇的核心點(diǎn)數(shù)據(jù)與工件特征矩陣進(jìn)行比對(duì)，得到較大聚類簇對(duì)應(yīng)的工件類型；所有較大聚類簇對(duì)應(yīng)的工件類型構(gòu)成主要工件類型。

10、采用dbscan聚類算法來獲取訂單中的主要工件類型，使得本發(fā)明能夠自動(dòng)識(shí)別和分類訂單中的關(guān)鍵工件類型。通過合理設(shè)定算法參數(shù)，能夠確保即使在數(shù)據(jù)量較大的情況下，算法也能有效區(qū)分出主要工件類型，避免了手工分類的局限性，并在優(yōu)化排版方案時(shí)更加精準(zhǔn)，從而提高了生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和效率。

11、進(jìn)一步地，所述基因算法中編碼方式為實(shí)數(shù)編碼與二進(jìn)制編碼的組合編碼。

12、通過采用實(shí)數(shù)編碼與二進(jìn)制編碼的組合方式，本發(fā)明在基因算法的染色體表示上實(shí)現(xiàn)了靈活性與精確性的兼顧。實(shí)數(shù)編碼的引入允許對(duì)工件的加工順序進(jìn)行精確控制，而二進(jìn)制編碼則有效保證了方案的可操作性，與傳統(tǒng)單一編碼方式相比，本發(fā)明的編碼方式能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜生產(chǎn)條件下的動(dòng)態(tài)優(yōu)化需求。

13、進(jìn)一步地，所述實(shí)數(shù)編碼包括整數(shù)部分與小數(shù)部分，所述小數(shù)部分的編碼表示當(dāng)前基因的整數(shù)部分在染色體中出現(xiàn)的次序。

14、進(jìn)一步地，所述基因算法中的選擇算法為錦標(biāo)賽選擇算法。

15、進(jìn)一步地，所述基因算法中采用均勻交叉方式與基本位變異方式。

16、通過在基因算法中采用均勻交叉方式與基本位變異方式，本發(fā)明在遺傳操作上兼顧了探索性與穩(wěn)定性，避免了在交叉和變異過程中出現(xiàn)的適應(yīng)度值大幅波動(dòng)問題，確保了方案的逐步優(yōu)化。同時(shí)，與單一交叉和變異方式相比，均勻交叉和基本位變異的結(jié)合能夠更有效地平衡全局搜索與局部?jī)?yōu)化之間的關(guān)系，提升了基因算法的整體效率。

17、本發(fā)明的技術(shù)效果為：

18、本發(fā)明通過結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、遺傳算法和實(shí)時(shí)監(jiān)控，動(dòng)態(tài)優(yōu)化板材加工調(diào)度，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)和資源利用最大化。