一种混合制造环境中产品制造能耗的计算方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种混合制造环境中产品制造能耗的计算方法与系统，属于节能监测技术领域。计算方法包括：(1)接收订单产品信息；(2)依据订单产品信息，基于制造物料清单表，确定分配至各个车间的生产任务；再基于标准工艺路线，获取依据排产规则所生成的各个车间的生产调度方案，以确定各个生产作业的起止时间；(3)获取当前加工设备在进行当前生产作业的起止时间内的能耗数据，依据当前生产作业与当前加工设备间的专属关系，利用与专属关系相适配的能耗分配模型，计算当前生产作业的能耗；(4)依照已完成的量，计算订单产品的当前耗能数据。该方法能有效地提高能耗计算方法的适用范围，可广泛应用于铝型材制造等制造领域的节能监测中。

【技术实现步骤摘要】
一种混合制造环境中产品制造能耗的计算方法与系统
本专利技术涉及节能监测
，具体地说，涉及一种适于对包含离散制造与连续制造工艺的混合制造环境中的产品制造能耗进行计算的方法与系统。
技术介绍
制造业作为将资源转变为产品的产业，包括机械工业、汽车工业等支柱产业，其在发挥其重要作用的同时，也消耗大量电能等能源。节能技术是解决好当前能源紧缺等问题的重要技术手段，而能耗监测技术作为节能监测技术的关键技术，其制约着整个产业的发展；订单执行过程是企业能源消耗的主要环节，若要实现节能目标，主要问题是基于节能监测技术而对订单产品在制造过程中的能耗进行实时、全面及准确地计算。在订单产品的制造过程中，物料通常需经多个加工工位进行加工处理，才能获取订单产品；因此，需要对各个加工工位上耗能数据进行采集，常用采集手段以手工抄表方式记录数字电表的数值，且只能对电能消耗这一类型能耗进行统计。采用传统手工抄表方式，存在记录效率低下且容易出错、时效性较差及需要耗费大量成本高的人工工作量等问题。针对该技术问题，在公开号为CN102053608A的专利文献中公开了一种获取生产过程中各种能耗数据的方法，在该方法中，对能耗的计算方法为在当前批次产品加工完成后进行，因此无法在批次产品加工过程中及时发现生产设备电能消耗的异常并及时处理，从而影响节能的效果。针对上述耗能统计的在时效性上所存在的技术问题，在公开号为CN104076768A的专利文献中公开了一种订单执行过程中能耗的获取方法，具体为通过射频识别标签的方式对制品信息与加工时间进行识别；但在实际生产过程中，许多订单产品存在多个连续生产过程阶段，且通常都是多个不同类型的产品之间存在混合制造的问题，即大部分订单产品为在混合制造环境中制造出来，导致该技术方案难以对产品的实际能耗进行精确计算，且并非所有的在订单均能使用射频标签进行标识；例如，属于典型热加工的铝型材加工，在其生产过程存在多个连续生产过程阶段，会涉及熔铸车间、模具车间及挤压车间内的多道工艺，尤其是在熔铸过程，就包括熔化准备、熔化、精炼、浇铸及均质等五道工序，在熔化准备、熔化及精炼等步骤中，通常为多个产品的生产任务的混合制造，且不适合布设射频标签。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种改进的产品制造能耗的计算方法，以能适合于混合制造环境中产品制造能耗的计算；本专利技术的另一目的是提供一种产品制造能耗的计算系统，以能适合于混合制造环境中产品制造能耗的计算。为了实现上述主要目的，本专利技术提供的计算方法包括以下步骤：接收步骤，接收订单产品信息；确定步骤，依据订单产品信息，将订单拆解成生产任务；根据生产任务中所包含的产品信息及与之匹配的制造物料清单表，确定加工该订单产品需分配至相应车间的生产作业；再基于与之匹配的标准工艺路线，获取依据排产规则所生成的各个车间的生产调度方案，以确定各个生产任务内每个生产作业的起止时间；计算步骤，获取当前加工设备在进行当前生产作业的起止时间内的能耗数据，依据当前生产作业与当前加工设备间的专属关系，利用与专属关系相适配的能耗分配模型，计算当前生产作业的能耗；统计步骤，依照已经完成的生产任务，计算订单产品的当前耗能数据。在上述技术方案中，基于制造物料清单表确定加各个车间的生产任务，及基于标准工艺路线生成各个车间的生产调度方案，以确定各个生产任务的起止时间，从而可以基于该生产任务在对应加工设备上的起止时间而确定其所需分配的能耗总值与能耗类型，并基于该生成任务与加工设备之间的专属关系而将应处于该生产任务的能耗与能耗类型分配至该生成个任务上，从而在能耗的计算过程中无需使用射频标签，使该方法能适合于需进行熔融、热处理等无法使用标签的产品加工生产过程中，且能统计电能之外其他能耗的统计，从而能更好地进行节能处理与成本的核定。具体的方案为依据当前生产作业与当前加工设备间的专属关系，利用与专属关系相适配的能耗分配模型，计算当前生产作业的能耗的步骤包括以下步骤：(1)当专属关系为时，能耗分配模型为，(2)当专属关系为且在同一设备上的多个生产作业为同进同出时，能耗分配模型为，(3)当专属关系为且在同一设备上的多个生产作业为非同进同出时，能耗分配模型为，其中，{Roto}表示与加工作业有着一对一生产关系的机器的工艺流程集合，PEvent为机器上的加工任务的能耗，为能量种类KE在记录开始时刻的能量表读数，为能量种类KE在结束时刻的能量表读数，为在车间w中的第k种机器类型的第k道工序；mo(β)为在期间内的所有作业到达和离开时刻的集合；为集合mo(β)内所有时刻能源表的读数；为期间内所有作业的到达和离开次数；与为能量分配系数，与生产作业的产品重量成比例关系。该技术方案所构建的能耗分配模型，便于利用计算机语言实现整个计算过程，从而能有效地减少人工作业量。优选的方案为确定步骤包括以下步骤：在接收到订单产品信息之后，根据制造物料清单表，将该订单产品拆解成相应的物料生产作业并分配至各个生产车间；其中，代表了该作业在第w个车间中加工，是第i个订单下属的第l个生产任务中第q个产品所对应的第p个作业；根据排产规则所给出w车间的生产调度方案sch(w)，生产调度方案sch(w)包括各个生产作业的先后顺序、生产作业的加工设备选择以及相应工艺策略的选择；在w车间内，n(w)个生产作业需要根据其各自作业的标准工艺流程进行加工，在每个工艺过程可选的平行机为其中v(k)是第k种工艺对应设备的总量，每个设备上的工艺为是第k种设备负责的本设备上的第h道工序，且每个工艺流程可选用的工艺策略为其中r(kh)是工艺加工策略的总量；依据所生成出的生产调度方案sch(w)，生成各个生产任务的甘特图，并依据甘特图确认各个任务的生产开始时刻和完工时刻优选的方案为当检测到作业完成进度异常事件时，依据排产规则重新生成再排产调度方案sch(aw)，重新计算该订单产品的能耗。优选的方案为根据标准操作流程手册，确定各个生产任务的所有工艺过程，并根据工艺类型匹配与之相应的生产能耗事件类型，基于对应的能耗分配模型得到该生产任务在相应设备的相应工艺中消耗的能源类型和能耗值；根据生产任务和订单产品的从属关系，得到各订单产品的实际加工各类能源消耗。为了实现上述另一目的，本专利技术提供的计算系统包括处理器与存储器，存储器内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，能实现以下步骤：接收步骤，接收订单产品信息；确定步骤，依据订单产品信息，将订单拆解成生产任务；根据生产任务中所包含的产品信息及与之匹配的制造物料清单表，确定加工该订单产品需分配至相应车间的生产作业；再基于与之匹配的标准工艺路线，获取依据排产规则所生成的各个车间的生产调度方案，以确定各个生产任务内每个生产作业的起止时间；计算步骤，获取当前加工设备在进行当前生产作业的起止时间内的能耗数据，依据当前生产作业与当前加工设备间的专属关系，利用与专属关系相适配的能耗分配模型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合制造环境中产品制造能耗的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：/n接收步骤，接收订单产品信息；/n确定步骤，依据所述订单产品信息，将订单拆解成生产任务；根据所述生产任务中所包含的产品信息及与之匹配的制造物料清单表，确定加工该订单产品需分配至相应车间的生产作业；再基于与之匹配的标准工艺路线，获取依据排产规则所生成的各个车间的生产调度方案，以确定各个生产任务内每个生产作业的起止时间；/n计算步骤，获取当前加工设备在进行当前生产作业的起止时间内的能耗数据，依据所述当前生产作业与所述当前加工设备间的专属关系，利用与所述专属关系相适配的能耗分配模型，计算所述当前生产作业的能耗；/n统计步骤，依照已经完成的生产任务，计算所述订单产品的当前耗能数据。/n

【技术特征摘要】
20200527 CN 20201045828441.一种混合制造环境中产品制造能耗的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：
接收步骤，接收订单产品信息；
确定步骤，依据所述订单产品信息，将订单拆解成生产任务；根据所述生产任务中所包含的产品信息及与之匹配的制造物料清单表，确定加工该订单产品需分配至相应车间的生产作业；再基于与之匹配的标准工艺路线，获取依据排产规则所生成的各个车间的生产调度方案，以确定各个生产任务内每个生产作业的起止时间；
计算步骤，获取当前加工设备在进行当前生产作业的起止时间内的能耗数据，依据所述当前生产作业与所述当前加工设备间的专属关系，利用与所述专属关系相适配的能耗分配模型，计算所述当前生产作业的能耗；
统计步骤，依照已经完成的生产任务，计算所述订单产品的当前耗能数据。


2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述依据所述当前生产作业与所述当前加工设备间的专属关系，利用与所述专属关系相适配的能耗分配模型，计算所述当前生产作业的能耗的步骤包括以下步骤：
(1)当所述专属关系为时，所述能耗分配模型为，



(2)当所述专属关系为且在同一设备上的多个生产作业为同进同出时，所述能耗分配模型为，



(3)当所述专属关系为且在同一设备上的多个生产作业为非同进同出时，所述能耗分配模型为，



其中，{Roto}表示与加工作业有着一对一生产关系的机器的工艺流程集合，PEvent为机器上的加工任务的能耗，为能量种类KE在记录开始时刻的能量表读数，为能量种类KE在结束时刻的能量表读数，为在车间w中的第k种机器类型的第k道工序；mo(β)为在期间内的所有作业到达和离开时刻的集合；为集合mo(β)内所有时刻能源表的读数；为期间内所有作业的到达和离开次数；与为能量分配系数，与生产作业的产品重量成比例关系。


3.根据权利要求1或2所述的计算方法，其特征在于，所述确定步骤包括以下步骤：
在接收到所述订单产品信息之后，根据制造物料清单表，将该订单产品拆解成相应的物料生产作业并分配至各个生产车间；其中，代表了该作业在第w个车间中加工，是第i个订单下属的第1个生产任务中第q个产品所对应的第p个作业；
根据所述排产规则所给出w车间的生产调度方案sch(w)，所述生产调度方案sch(w)包括各个生产作业的先后顺序、生产作业的加工设备选择以及相应工艺策略的选择；在w车间内，n(w)个生产作业需要根据其各自作业的标准工艺流程进行加工，在每个工艺过程可选的平行机为其中v(k)是第k种工艺对应设备的总量，每个设备上的工艺为是第k种设备负责的本设备上的第h道工序，且每个工艺流程可选用的工艺策略为其中r(kh)是工艺加工策略的总量；
依据所生成出的生产调度方案sch(w)，生成各个生产任务的甘特图，并依据所述甘特图确认各个任务的生产开始时刻和完工时刻


4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的计算方法，其特征在于，当检测到作业完成进度异常事件时：
依据排产规则重新生成再排产调度方案sch(aw)，重新计算该订单产品的能耗。


5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的计算方法，其特征在于，所述统计步骤包括以下步骤：
根据标准操作流程手册，确定各个生产任务的所有工艺过程，并根据工艺类型匹配与之相应的生产能耗事件类型，基于对应的能耗分配模型得到该生产任务在相应设备的相应工艺中消耗的能源类型和能耗值；
根据生产任务和订单产品的从属关系，得到各订单产品的实际加工各类能源消耗。...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晨，唐任仲，彭涛，张香莹，秦可成，梁国宝，王一茗，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33