一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统和方法，涉及智慧梁厂技术领域，包括粒子群优化单元

【技术实现步骤摘要】
一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统及方法


[0001]本专利技术涉及智慧梁厂
，具体涉及一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统及方法
。

技术介绍

[0002]随着基础设施建设如火如荼的进行，预制梁厂施工技术在预制场标准化建设
、
技术队伍的合理组合
、
先进机械设备的使用
、
模式化流程
、
工序和材料的管控等方面，均取得了跨越式发展，但目前基础设施建设的的信息化
、
智能化程度仍有待提高，推进基础设施的信息化
、
智能化建设是当前亟待解决的问题
。
目前大部分预制梁厂较为先进的梁厂管控模式大部分依托
BIM
模型能够初步实现信息化管理，但梁厂智能化管控程度不高，运用数字孪生技术解决预制构件生产调度问题的研究还较为匮乏，均存在信息化和智能化程度低
、
制梁生产效率低
、
制梁库存积压
、
安全质量不易保证等问题，在梁厂运转过程中缺乏现代化的智能技术管理，对制梁任务进行制定时缺乏获取积极效益最佳化的有效方式，不利于现代化智能梁厂的建设和智慧化工序的实施
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统及方法，解决现有梁厂管理优化上缺乏信息化的优化调节和缺少对最优生产方式进行找寻的问题
。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统，该系统包括粒子群优化单元
、
制梁任务管理单元和制梁人机实施单元，所述粒子群优化单元用于对梁厂中的工序
、
工人和设备进行生产初始数据的初步收集，并将初步收集结果发送至制梁任务管理单元，之后在粒子群决策空间中搜索寻找用于制梁任务计划的解决方案最优解，并在优化过程中对梁厂运行趋势进行预测，优化结束后将解决方案最优解和预测结果发送至制梁任务管理单元；所述制梁任务管理单元用于启用粒子群优化单元并接收其找寻的制梁任务计划的解决方案最优解，结合接收的生产初始数据和解决方案最优解制定制梁任务计划并发送至制梁人机实施单元，并参照接收的粒子群优化单元的最优解方案结果来对已完成的制梁任务计划进行完成度评估，将评估结果按照各变量完成度排列进行记录储存；所述制梁人机实施单元用于对制梁任务进行施工的管理安排，根据来自制梁任务管理单元的最优解方案结果和制梁任务计划来制定人机作息策略用以对工人
、
设备的任务分配和生产流程调度进行设置，并对工人的工作效率和安全系数
、
对设备的运转效率和故障风险均进行实时监测，并将人机作息策略和实时监测的数据结果发送至制梁任务单元
。
目前现有的梁厂智能化管控程度不高，运用数字孪生技术解决预制构件生产调度问题的研究还较为匮乏，均存在信息化和智能化程度低
、
制梁生产效率低
、
制梁库存积压
、
安全质量不易保证等问题，在梁厂运转过程中缺乏现代化的智能技术管理，对制梁任务进行制定时缺乏获取积极效益最佳化的有效方式，不利于现代化智能梁厂的建设和智慧化工序的实施
。
因此本专利技术提供一种基于粒子群
优化的梁厂管理优化系统及方法，解决现有梁厂管理优化上缺乏信息化的优化调节和缺少对最优生产方式进行找寻的问题
。
[0005]进一步地，所述粒子群决策空间包括粒子位置
、
粒子速度
、
粒子最优位置和群体最优位置，所述粒子位置用于表示制梁任务计划中的一个与工人
、
设备或工序相关的变量值；所述粒子速度用于表示制梁任务计划中该粒子位置对应的变量值的变化量；所述粒子最优位置用于表示在制梁任务计划中最适合某一个工人或某一台设备的工作状态要求和所需的负载工作量；所述群体最优位置用于表示在制梁任务计划生产的变量总适应度值为最佳的情况下，所有粒子当前所处的具体位置，此时为解决方案最优解
。
[0006]进一步地，对所述梁厂运行趋势的预测包括：制梁生产量和生产效率预测：根据历史制梁生产数据
、
工人和设备的工作效率变化
、
季节性因素影响等预测未来每月或每季的生产量，制梁任务管理单元通过对制梁生产量和生产效率预测进行生产计划和生产流程的调整，并针对资源消耗情况对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解用以避免过剩生产；工人积极性和设备故障预测：根据工人的工作效率和质量
、
工作出勤率并结合工作时间段和工序难度等级等数据预测未来工人工作积极性的趋势，同时根据设备运行数据
、
设备维护记录
、
设备使用频率等预测未来设备故障情况，制梁任务管理单元针对工人积极性和设备故障预测对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解并将结果发送至制梁人机实施单元，用于对梁厂管理方案增设工人激励措施
、
弹性生产计划和设备定期维护；市场需求和资源供给预测：根据历史去库存数据
、
季节性因素等预测未来每月或每季的市场需求，同时根据当前的制梁生产计划
、
工人和设备的工作状态
、
合作方运营情况等预测每月或每季的资源需求，制梁任务管理单元通过对市场需求和资源供给预测，对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解，用于调整制梁生产计划并优化生产流程资源分配
。
[0007]进一步地，所述人机作息策略包括：可中断工序管理：对非休息时段正常停工的异常中断情况记录原因，并对不同中断情况设置不同的恢复优先级，并在中断情况恢复后通过制梁任务管理单元对中断后重新恢复启动的工序保持施工监管，并将监管记录与正常工序进行差错评估以判断该工序是否需进行修补；不可中断工序管理：通过制梁任务管理单元接收人机作息策略后进行自动监管控制，将不可中断工序设置独立工作区，对常见中断情况预设对应的冗余设备用以确保连续生产，对非常见中断情况的原因和中断前的工作进度数据进行记录，同时均启用备份能源和告警系统分别用于对生产线提供临时的冗余供电和通知应急维护工人对中断情况进行维护修补；人机协作和生产预测管理：对工人和设备在不同生产任务上设置不同的优先级分配和工作时间调整以避免生产安全问题和确保制梁生产的连续性，同时在每个工序处设置反馈通道，用于工人在直接向制梁任务管理单元反馈制梁生产的异常或不足
。
[0008]进一步地，所述完成度评估的变量包括生产的梁的总产量
、
梁的良品产量以及生产时间，结合梁厂的制梁单件净利润
、
良品率权重占比和效率权重占比计算出变量总适应
度值，之后通过实际生产中的变量总适应度值与解决方案最优解中对应的变量总适应度值进行对比得出本次制梁任务计划是否符合生产
。
[0009]一种基于粒子群优化的梁厂管理优化方法，该方法包括：步骤
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统，其特征在于，该系统包括：粒子群优化单元：用于对梁厂中的工序
、
工人和设备进行生产初始数据的初步收集，并将初步收集结果发送至制梁任务管理单元，之后在粒子群决策空间中搜索寻找用于制梁任务计划的解决方案最优解，并在优化过程中对梁厂运行趋势进行预测，优化结束后将解决方案最优解和预测结果发送至制梁任务管理单元；制梁任务管理单元：用于启用粒子群优化单元并接收其找寻的制梁任务计划的解决方案最优解，结合接收的生产初始数据和解决方案最优解制定制梁任务计划并发送至制梁人机实施单元，并参照接收的粒子群优化单元的最优解方案结果来对已完成的制梁任务计划进行完成度评估，将评估结果按照各变量完成度排列进行记录储存；制梁人机实施单元：用于对制梁任务进行施工的管理安排，根据来自制梁任务管理单元的最优解方案结果和制梁任务计划来制定人机作息策略用以对工人
、
设备的任务分配和生产流程调度进行设置，并对工人的工作效率和安全系数
、
对设备的运转效率和故障风险均进行实时监测，并将人机作息策略和实时监测的数据结果发送至制梁任务单元
。2.
根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统，其特征在于，所述粒子群决策空间包括：粒子位置：用于表示制梁任务计划中的一个与工人
、
设备或工序相关的变量值；粒子速度：用于表示制梁任务计划中该粒子位置对应的变量值的变化量；粒子最优位置：用于表示在制梁任务计划中最适合某一个工人或某一台设备的工作状态要求和所需的负载工作量；群体最优位置：用于表示在制梁任务计划生产的变量总适应度值为最佳的情况下，所有粒子当前所处的具体位置，此时为解决方案最优解
。3.
根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统，其特征在于，对所述梁厂运行趋势的预测包括：制梁生产量和生产效率预测：根据历史制梁生产数据
、
工人和设备的工作效率变化
、
季节性因素影响等预测未来每月或每季的生产量，制梁任务管理单元通过对制梁生产量和生产效率预测进行生产计划和生产流程的调整，并针对资源消耗情况对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解用以避免过剩生产；工人积极性和设备故障预测：根据工人的工作效率和质量
、
工作出勤率并结合工作时间段和工序难度等级等数据预测未来工人工作积极性的趋势，同时根据设备运行数据
、
设备维护记录
、
设备使用频率等预测未来设备故障情况，制梁任务管理单元针对工人积极性和设备故障预测对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解并将结果发送至制梁人机实施单元，用于对梁厂管理方案增设工人激励措施
、
弹性生产计划和设备定期维护；市场需求和资源供给预测：根据历史去库存数据
、
季节性因素等预测未来每月或每季的市场需求，同时根据当前的制梁生产计划
、
工人和设备的工作状态
、
合作方运营情况等预测每月或每季的资源需求，制梁任务管理单元通过对市场需求和资源供给预测，对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解，用于调整制梁生产计划并优化生产流程资源分配
。4.
根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统，其特征在于，所述
人机作息策略包括：可中断工序管理：对非休息时段正常停工的异常中断情况记录原因，并对不同中断情况设置不同的恢复优先级，并在中断情况恢复后通过制梁任务管理单元对中断后重新恢复启动的工序保持施工监管，并将监管记录与正常工序进行差错评估以判断该工序是否需进行修补；不可中断工序管理：通过制梁任务管理单元接收人机作息策略后进行自动监管控制，将不可中断工序设置独立工作区，对常见中断情况预设对应的冗余设备用以确保连续生产，对非常见中断情况的原因和中断前的工作进度数据进行记录，同时均启用备份能源和告警系统分别用于对生产线提供临时的冗余供电和通知应急维护工人对中断情况进行维护修补；人机协作和生产预测管理：对工人和设备在不同生产任务上设置不同的优先级分配和工作时间调整以避免生产安全问题和确保制梁生产的连续性，同时在每个工序处设置反馈通道，用于工人在直接向制梁任务管理单元反馈制梁生产的异常或不足
。5.
根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统，其特征在于，所述完成度评估的变量包括生产的梁的总产量
、
梁的良品产量以及生产时间，结合梁厂的制梁单件净利润
、

【专利技术属性】
技术研发人员：王君明，许国敏，刘延龙，奚成，勾红叶，李鹏，郭敏，杨智翔，刘志彤，
申请(专利权)人：西南交通大学四川成绵苍巴高速公路有限责任公司成都分公司，
类型：发明
国别省市：