一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法技术

本发明专利技术一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法，涉及分支汇聚型生产方式下多配方流程车间排产领域，从原料区多工序汇聚节点滚揉工序倒排出多个分支工序的加工时间，将由于滚揉和乳化工序设备间存在一对多关系而导致倒排乳化生产时间冲突的情况划分为多个排产场景，制定多种策略联动组合生产任务和调整乳化工序加工时间，并依据滚揉和乳化吸料间隔通过多工序协同调整绞制加工时间，解决乳化锅并行吸料与绞制机顺序补料的矛盾，再基于倒排产结果进行多约束下正向排产，双向排产方法通过与群体智能算法结合，在迭代进化过程中优化滚揉上线序，减少原料区完工时间，本发明专利技术能够给出合理的火腿肠生产车间原料区生产计划，减少排产冲突和设备等待。少排产冲突和设备等待。

【技术实现步骤摘要】
一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法


[0001]本专利技术涉及涉及分支汇聚型生产方式下多配方流程车间排产领域，电器柜
，具体为一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法。

技术介绍

[0002]流程制造业是指物料不间断地通过一系列加工装置等生产设备使物料进行化学或物理变化的过程，使物料增值，获得具有特定物理、化学性质及特定用途的产品的工业，其加工过程常伴随着被加工对象物理和形态上的变化，呈现出各工序耦合紧密、生产资源相互协同、生产订单批量化、加工工时非线性等特征。食品、有色建材、石油等行业中均包含具有典型流程制造车间特征的生产车间。在食品行业中，火腿肠生产车间属于典型的流程制造业车间。在火腿肠生产车间中，各工序耦合紧密、生产资源相互协同、生产订单批量化，每天投入大量的生产订单，多个生产订单在多个工序中连续执行，各类解冻肉品在经过原料区绞制乳化加工后加入盐水辅料后一同输送至滚揉锅入料仓，滚揉工序产出火腿肠在制品经过结扎工序生产出火腿肠半成品，火腿肠半成品再经过杀菌和包装工序后产出成品火腿肠。从火腿肠生产车间整体工艺流程来看，滚揉工序作为原料区的最后一道工序，其生产主要通过滚揉锅完成，滚揉工序滚揉时间较其他工序生产时间长，从产线生产节拍上考虑，需要设置多个滚揉锅，但是由于滚揉锅体积较大，还要安装出料仓和入料仓等辅助设备，并需要铺设输料的管道，导致滚揉工序的相关设备在生产车间占用空间大，滚揉锅的增减对火腿肠生产线整体规划布局影响大，如果在产线规划时候时设置过多的滚揉锅，也会增加产线的整体建设成本，导致产能冗余浪费，产线一旦建设完成，通过增加滚揉锅来提高产能的难度大，所以滚揉工序成为衡量生产线产能的关键工序，因此，在编制生产计划时，应依据滚揉锅产能确定每天投产的生产任务的上限。同时，由于产线工艺流程要求，滚揉工序与其之前的多道工序呈分支汇聚型生产方式，即多工序完成的在制品供给滚揉工序使用，排产过程中如一开始就正向推导很难确定多个工序的起始工作时刻，因此，设计从原料区的最后一道工序滚揉工序倒推各工序开工、完工时间直至解冻上线，但只使用倒排产的排产方法仍然存在一些问题，例如在实际生产过程当中，乳化和滚揉两个连续生产工序，乳化锅与滚揉锅是一对多，从多个滚揉锅的生产时间倒推出乳化锅的生产时间，会出现时间叠加的现象，又例如乳化锅每次按照原料配比同时从绞制机的多个料仓并行吸料，而绞制机是顺序绞制每种在制品给对应的出料仓进行补料，如果从乳化吸料时间直接倒推出绞制机生产时间，也会出现绞制时间叠加的问题，虽经过调整使工作时间更符合实际生产需求，但从整个生产过程来看，多工序配合联动情况下，如果要彻底消除这些不合理的情况，需要提前生产，增加很多生产等待时间，所以需要对原料区的生产过程再次从正向推演一遍，从而给出更完善的可执行的生产计划，因此，本文专利技术一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法，其具体步骤如下
[0005]步骤1排产数据初始化和参数配置：
[0006]步骤1.1构造排产数据：
[0007]依据该日生产订单构造排产任务，包括生产的品种、数量和最晚交货期的信息(滚揉计划最晚完工时间)
CLg
；
[0008]根据产品的生产配方和工艺路线确定各种在制品加工的工艺路径；
[0009]构造原料区提供产能，包括各个工序生产在制品生产速度和设备容量；
[0010]利用群体进化算法创建初始的群体，其中每个个体对应滚揉工序中所有滚揉锅的开工序；
[0011]步骤1.2参数配置：
[0012]流程车间原料区排产问题模型的参数设置，包括生产配方中的在制品数m，滚揉锅每锅加工时间Tg，乳化锅每锅加工时间Tr，绞制机每锅加工第m种在制品的时间Ts
m
，盐水辅料准备时间Tf，解冻时间Tt；求解排产问题群体进化算法的参数配置，包括个体数n，群体进化算法迭代次数k
[0013]步骤2依据给定的滚揉计划最晚完工时间和完工规则，倒推滚揉工序开工时间：
[0014]基于群体进化算法中的个体所对应的滚揉锅开工序，并通过给定的滚揉计划最晚完工时间CLg和完工规则，倒推滚揉工序的开工时间集合LSRg＝{SRg1,SRg2,SRg3,...}。
[0015]完工规则：在滚揉锅的生产过程中，连续生产的两个滚揉锅的开工时间至少间隔一定时间(滚揉锅开工间隔时间)Ti，由于滚揉工序加工是固定时间，因此滚揉工序完工时间也会至少间隔Ti。
[0016]步骤3依据滚揉工序的开工时间倒推出乳化工序、盐水辅料准备工序的完工时间集合：
[0017]原料区生产过程中，绞制、乳化和盐水辅料准备工序与滚揉工序的加工路径呈分支汇聚型生产方式，多个工序工艺路径汇聚于滚揉工序，因此从滚揉工序这个汇聚节点倒排出多个分支工序的生产时间，所以依据滚揉工序的开工时间集合LSRg＝{SRg1,SRg2,SRg3,...}和生产线中工序、工位、设备关系得到乳化工序和盐水辅料准备工序的完工时间集合。
[0018]乳化工序的完工时间集合LCRr＝{CRr1,CRr2,CRr3,...}
[0019]盐水辅料准备的完工时间集合LCRf＝{CRf1,CRf2,CRf3,...}
[0020]由于盐水辅料准备的工序不涉及其它工序，因此基于其准备所需时间直接得到开工时间集合
[0021]盐水辅料准备的开工时间集合LSRf＝{SRf1,SRf2,SRf3,...}
[0022]步骤4启动多场景多策略倒排产工时调整方法，得到乳化工序调整后开工时间：
[0023]滚揉工序与绞制、乳化等工序生产的在制品汇聚于滚揉工序，同时，乳化和滚揉两个连续工序中的设备又存在一对多的关系，既一个乳化锅可以为多滚揉锅供料，从多个滚
揉锅生产时间倒推出的乳化工序生产时间出现时间叠加的现象，产生倒推出的乳化工序生产时间冲突的问题，并且依据乳化工序生产工艺也不能从乳化工序最晚完工时间(每个滚揉锅倒推出的每次乳化工序最晚开工时间)直接倒推出其开工时间，因而导致从滚揉工序倒推出的乳化加工时间集合的过程，出现多种不符合实际生产过程的场景，因此设计多场景多策略倒排产工时调整方法，该方法针对每个排产场景制定工时调整策略，通过联动调整乳化工序加工时间和合并乳化生产任务，给出符合生产实际的乳化工序加工时间，得到乳化工序调整后的开工时间集合LSRr＝{SRr1,SRr2,SRr3,...}。
[0024]生产场景一：如图2(a)，由于滚揉工序的完工规则会导致两个乳化锅生产任务之间存在间隔，同时乳化锅加工时间较长，大于这个间隔时间，会出现生产场景一中出现的乳化任务合并问题，乳化任务Jr2的完工时间CRr2大于乳化任务Jr1的开工时间SRr1。
[0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法，其特征在于：具体方法如下：步骤1排产数据初始化和参数配置：步骤1.1构造排产数据：依据该日生产订单构造排产任务，包括生产的品种、数量和最晚交货期的信息即滚揉计划最晚完工时间CLg；根据产品的生产配方和工艺路线确定各种在制品加工的工艺路径；构造原料区提供产能，包括各个工序生产在制品生产速度和设备容量；利用群体进化算法创建初始的群体，其中每个个体对应滚揉工序中所有滚揉锅的开工序；步骤1.2参数配置：流程车间原料区排产问题模型的参数设置，包括生产配方中的在制品数m，滚揉锅每锅加工时间Tg，乳化锅每锅加工时间Tr，绞制机每锅加工第m种在制品的时间Ts
m
，辅料准备时间Tf，解冻时间Tt；求解排产问题群体进化算法的参数配置，包括个体数n，群体进化算法迭代次数k；步骤2依据给定的滚揉计划最晚完工时间和完工规则，倒推滚揉工序开工时间：基于群体进化算法中的个体所对应的滚揉锅开工序，并通过给定的滚揉计划最晚完工时间CLg和完工规则Ti，倒推滚揉工序的开工时间集合LSRg＝{SRg1,SRg2,SRg3,...}；步骤3依据步骤2中滚揉工序的开工时间倒推出乳化工序、盐水辅料准备工序的完工时间集合：依据滚揉工序的开工时间集合LSRg＝{SRg1,SRg2,SRg3,...}和生产线中工序、工位、设备关系得到乳化工序、盐水辅料准备工序的完工时间集合；乳化工序的完工时间集合LCRr＝{CRr1,CRr2,CRr3,...}。盐水辅料准备工序的完工时间集合LCRf＝{CRf1,CRf2,CRf3,...}。其中由于盐水辅料准备的工序不涉及其它工序，因此基于其准备所需时间直接得到开工时间集合，盐水辅料准备工序的开工时间集合LSRf＝{SRf1,SRf2,SRf3,...}步骤4根据步骤3的完工时间，启动多场景多策略倒排产工时调整方法，得到乳化工序调整后开工时间：即针对每个排产场景制定工时调整策略，通过联动调整乳化工序加工时间和合并乳化生产任务，给出符合生产实际的乳化工序加工时间，得到乳化工序调整后的开工时间集合LSRr＝{SRr1,SRr2,SRr3,...}。步骤5启动基于滚揉和乳化吸料间隔的多工序协同绞制工序加工时间调整方法得到绞制工序的开工时间：基于步骤2得到的滚揉工序的开工时间集合LSRg＝{SRg1,SRg2,SRg3,...}、步骤4得到的乳化工序的开工时间集合LSRr＝{SRr1,SRr2,SRr3,...}和生产配方、在制品需求量信息，启动基于滚揉和乳化吸料间隔的多工序协同绞制工序加工时间调整方法对两部分绞制任务即由滚揉工序需料产生的生产任务和由乳化工序需料产生的生产任务，进行调整得到绞制工序的开工时间集合LSRs＝{SRs1,SRs2,SRs3,...}；步骤6基于步骤5的绞制工序的开工时间集合，倒推出解冻工序最晚开工时间：对绞制工序开工时间集合LSRs＝{SRs1,SRs2,SRs3,...}和盐水辅料准备的开工时间集合LSRf＝{SRf1,SRf2,SRf3,...}比较，以两个集合中最小的时间为解冻工序最晚完工时间CLt，从而确定解冻工序的最晚开工时间SLt；
步骤7启动基于多工序约束的正排产方法推导绞制、乳化工序完工时间，计算适应度值：基于给定的开工时间SLt、已得到的倒排产结果，在多工序约束下进行正向推导，给出符合实际生产要求的排产结果，同时，该方法为了提高排产效率，利用绞制工序与滚揉工序和绞制工序与乳化工序的时间差对绞制任务进行合并，进而推导出绞制工序的完工时间集合LCs＝{Cs1,Cs2,Cs3,...}、乳化工序的完工时间集合LCr＝{Cr1,Cr2,Cr3,...}、辅料准备完工时间集合LCf＝{Cf1,Cf2,Cf3,...}和滚揉工序的完工时间集合LCg＝{Cg1,Cg2,Cg3,...}，计算生产任务的完成时间Tp，得到种群中当前个体推演下得到的适应度值。步骤8判断是否筛选出最优适应度值：判断是否已完成群体进化算法一代进化，是否种群中个体都已经计算适应度，如果完成全部个体推演，则计算群体的最优适应度值；否则，转到步骤3。步骤9判断是否输出最优排产结果：判断是否已经达到预设的迭代次数，如果达到终止条件，则返回步骤1，如果满足，则算法终止，依据群体中最优的个体，输出优化排产结果，给出各工序的加工时间。2.根据权利要求1所述的一种火腿肠生产车间原料区的双向智能排产方法，其特征在于：所述步骤5具体步骤如下：步骤5.1滚揉工序按照生产配方从乳化工序和绞制工序的按照一定比例吸料，根据滚揉工序的滚揉任务(从生产订单来的滚揉工序的生产任务)，倒推出乳化工序的乳化生产信息，并根据乳化工序和滚揉工序从绞制工序的吸料时间和吸料量，结合绞制速度信息，倒推得到绞制生产信息，包括需要绞制时间、绞制在制品种类和绞制在制品量。步骤5.2将绞制任务根据其来源分为滚揉工序需料产生的绞制任务和由乳化工序需料产生的绞制任务，并基于生产配方，通过绞制任务中的在制品信息和需求量顺序对各绞制工序料仓进出料控制。基于滚揉工序的开工时间集合LSRg＝{SRg1,SRg2,SRg3,...}和乳化工序的开工时间集合LSRr＝{SRr1,SRr2,SRr3,...}，启动基于滚揉和乳化吸料间隔的多工序协同绞制工序加工时间调整方法，使用不同的方法来解决各种生产时间冲突的问题，倒推得出绞制任务完工时间集合LCRs＝{CRs1,CRs2,CRs3,...}，具体解决方法如5.2.1和5.2.2。该方法针对每个排产场景制定工时调整策略，通过联动调整乳化工序加工时间和合并乳化生产任务，给出符合生产实际的乳化工序加工时间，得到乳化工序调整后的开工时间集合LSRr＝{SRr1,SRr2,SRr3，...}:生产场景一：由于滚揉工序的完工规则会导致两个乳化锅生产任务之间存在间隔，同时乳化锅加工时间较长，大于这个间隔时间，会出现生产场景一中出现的乳化任务合并问题，乳化任务Jr2的完工时间CRr2大于乳化任务Jr1的开工时间SRr1。生产场景二：由于滚揉工序的完成规则和乳化锅加工时间存在的时间差导致合并后的新乳化锅生产任务会与尚未合并的生产任务出现生产场景二中出现的乳化任务合并问题，乳化任务Jr3的完工时间CRr3大于乳化任务Jr
′1的开工时间SRr
′1。由于每次乳化锅所产生的在制品需要一定的时间间隔消耗完毕，并且乳化锅加工时间大于这个间隔时间，因此，导致合并后的新乳化锅生产任务出现生产场景三、生产场景四和生产场景五中出现的乳化任务调整问题。
生产场景三：乳化锅生产任务合并Jr
′2的新完工时间CRr
′2大于乳化锅生产任务合并Jr
′1的新开工时间SRr
′1。生产场景四：乳化锅生产任务合并Jr
′2的新完工时间CRr
′2等于乳化锅生产任务合并Jr
′1的新开工时间SRr
′1。生产场景五：乳化锅生产任务合并Jr
′2的新完工时间CRr
′2小于乳化锅生产任务合并Jr
′1的新开工时间SRr
′1且任务时间间隔小于滚揉间隔时间Ti。解决策略：策略一：基于当前任务的开工完工时间对生产任务进行合并，以当前任务开工时间为合并后的新生产任务的开工时间，以当前任务完工时间为合并后的新生产任务的完工时间，解决场景一出现的生产任务合并问题。乳化锅生产任务合并Jr
′1的新开工时间：SRr
′1＝SRr2乳化锅生产任务合并Jr
′1的新完工时间：CRr
′1＝CRr

【专利技术属性】
技术研发人员：韩忠华，关明鹏，常大亮，戚爰伟，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：