(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210992957.3 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212003 江苏省镇江市京口区梦溪路2 号 (72)发明人 周宏根　苏航　李磊　王磊　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 16/25(2019.01) G06Q 50/04(2012.01) (54)发明名称 用于分段装焊线混流生产的绿色调度方法、 系统及装置 (57)摘要 本发明公开了一种用于分段装焊线混流生 产的绿色调度方法、 系统及装置， 包括： 从数据库 中导入待加工产品信息， 基于工序和机器建立多 目标混合流水车间调度优化调度模 型； 采用包含 绿色加工策略的混合麻雀算法对批量混流车间 模型进行求解， 得到调度方案； 对调度方案进行 生产仿真并优化， 输出调度计划并下发至生产车 间； 生产车间通过生产监控设备 组将生产线加工 产品数据、 设备状态数据、 中间产品物流数据、 缓 冲区容量数据上传至数据库； 预测调整模块分析 预测机器瓶颈及缓冲区阻塞情况， 动态调整机器 速度档位及物料供给， 生成调整方案并下发。 本 发明能解决分段装焊线批量混流生产中如何合 理制定调度方案， 以实现在缩短完工时刻的同时 实现绿色指标优化。 权利要求书3页 说明书12页 附图3页 CN 115358578 A 2022.11.18 CN 115358578 A 1.用于分段装焊线混流 生产的绿色调度方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 从数据库中导入待加工产品信息， 基于工序和机器建立多目标混合流水车间调度 优化调度模型； S2： 采用包含绿色加工策略的混合麻雀算法对批量混合流水车间调度优化调度模型进 行求解， 得到调度方案； S3： 对调度方案进行生产仿真并优化， 输出调度计划并下发至生产车间； S4： 生产车间通过生产监控设备组及将生产线加工产品数据、 设备状态数据、 中间产品 物流数据、 缓冲区容 量数据上传至数据库； S5： 预测调整模块对当前机器负载、 缓冲区容量及未来的任务进行分析， 预测机器瓶颈 及缓冲区阻塞情况， 动态调整机器速度档位及物料供给。 ， 若 预测瓶颈机器负载过高或加工 阻塞， 则对前置 工序机器进行降低速度档位操作， 然后生成调整方案并下发。 2.根据权利要求1所述的用于分段装焊线混流生产的绿色调度方法， 其特征在于， 所述 S1中的车间调度优化调度模型的建立过程包括： S11： 导入产品加工信息； S12： 设定调度的优化目标及约束条件； S13： 根据所述优化目标和约束条件， 建立批量混流 生产的绿色调度模型。 3.根据权利要求1所述的用于分段装焊线批量混流生产的绿色调度方法， 其特征在于， 所述步骤S2包括： S21： 基于加工 工序、 加工 批量、 工件顺序及并行机 速度档位对工件进行编码； S22： 种群初始解及算法初始化， 生成对应的初始调度方案； S23： 分别计算每个麻雀个体对应的详细调度方案的最大完工时间和对应的能耗并汇 总； S24： 根据目标函数值的二维数组获取其非支配解集， 对整个目标函数数组进行非支配 解集的分级， 生 成最优非支配解集， 将级别号T0的目标函数保留下来， 作为当前近似最优解 集； S25： 利用改进麻雀算法与粒子群算法相结合的混合麻雀算法麻雀个体位置更新公式 得到子代种群， 计算每 个麻雀个 体对应的目标函数值； S26： 更新迭代， 若达 到设定的最大迭代次数则输出最优解 集， 否则返回步骤S23； S27： 对最优解 集进行解码 操作， 输出对应的调度方案， 将最终调度结果输出至步骤S3 。 4.根据权利要求3所述的用于分段装焊线混流生产的绿色调度方法， 其特征在于， 所述 S21中编码的方式包括： 采用基于工序和工件分批的三段式实数编码表示每个麻雀个体离 散的位置， 各个作业批次批量由Segment ‑1表示， 每个作业可分别分成不同子批次， 子批量 由批次比例决定； 各个子批的加 工顺序由segment ‑2表示， 通过升序排序分配给各个工件， 即为每道工序上工件的安排顺序； 机器速度档位选择由segment ‑3表示， 将随机生成的[0 ‑ 1]之间的实数与速度档位数相乘向上 取整得到加工 速度档位。 5.根据权利要求4所述的用于分段装焊线混流生产的绿色调度方法， 其特征在于， 所述 各个作业之间根据对应机器及前作业与后作业衔接关系设定不同的零件加工前调整时间； 后道工序调整开始时间规则如下： 当对应作业前道工序结束后， 后道工序机器可以提 前调整， 则尽可能提交调整准备， 使得前道工序结束的作业完工时后道工序立即可用； 当对权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115358578 A 2应作业前道工序结束后， 后续工序机器还被其他作业占用， 则等待后道工序机器完工后开 始进行调整。 6.根据权利要求3所述的用于分段装焊线混流生产的绿色调度方法， 其特征在于， S23 中计算最大完工时间及总碳 排放步骤包括： S2301： 第一个作业的第一个子 批从0时刻开始加工， 开始进行调整时间； S2302： 第一个作业的第一个子批调整结束开始进行加工， 然后开始加工下一个作 业的 子批； S2303： 最终的总完 工时间记为 最后一个子 批的完工时间， 作为第一目标函数； S2304： 逐条计算出每项任务的空 闲时长、 调整时长、 加工时长； S2305： 根据时长计算出对应的空 闲能耗、 调整能耗、 加工能耗； S2306： 汇总总能耗， 作为第二目标函数。 7.根据权利要求3所述的用于分段装焊线混流生产的绿色调度方法， 其特征在于， 所述 步骤S24中对整个目标函数 数组进行非支配解 集的分级， 生成最优非支配解 集步骤包括： S2401： 提取其中第一层级的非支配解 集A； S2402： 对现有最优非支配解 集B合并成C； S2403： 对C进行非支配解集排序， 并提取其中的第一等级的非支配解集作为最优非支 配解集。 8.根据权利要求3所述的用于分段装焊线混流生产的绿色调度方法， 其特征在于， 所述 S25中改进麻雀算法与粒子群算法相结合的混合麻雀算法麻雀个 体位置更新公式包括： 动态惯性因子 ω的计算公式为： 其中， T表示 最大迭代次数， t为当前迭代次数； 改进后的探索者 位置变化公式为： 改进后的追随者 位置变化公式为： 其中： 第i个麻雀在第j维度迭代次数为t时的位置； xbt表示迭代次数为t时的全局最 优值； 表示第i只麻雀在第j维度迭代次数为t的历史最优值； Xw是当前全局最差位置； fi 表示第i个个体适应度值； α ∈[0， 1]， R1∈[0， 1]， R2∈[0， 1]， ST∈[0.5， 1]； i为第i个麻雀个 体； n为总麻雀个体数； Q为服从正态分布的随机数； L为内部每个元素全为1的矩阵； c1和c2为 学习因子 。 9.用于分段装焊线混流生产的绿色调度系统， 其特征在于： 包括信 息收发模块、 资源调 度模块、 生产监控 模块和预测调整模块；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115358578 A 3