基于关键工艺锚定的工艺路线排程进度同步方法及系统与流程

本发明属于生产排程与调度优化，尤其涉及一种基于关键工艺锚定的工艺路线排程进度同步方法及系统。

背景技术：

1、随着制造业进入多品种、小批量、短交期的生产模式，传统人工排程依赖计划员经验，存在排程效率低、响应不及时、资源分配不合理等问题。高级计划与排程系统（aps）作为供应链管理和约束理论的先进计划与排程工具，已被广泛应用于制造企业的生产计划调度中。现有aps系统通常基于遗传算法、约束理论等智能算法，在设备产能、物料供应、工艺顺序等多重约束条件下自动生成生产排程方案。

2、然而，现有aps排程技术在工艺路线进度同步方面仍存在以下不足尚待改进：现有排程系统将工艺路线中的所有工序视为等权重节点进行统一排程，未对工序进行关键性区分。在一条包含数十道工序的工艺路线中，非关键工序的进度偏差对整体交付的影响微乎其微，而关键工序（如瓶颈工序、长周期工序）的微小偏差却可能导致整个订单的交付延迟。现有技术缺乏对工艺路线中关键工序的识别与锚定机制，计算资源浪费严重，响应速度低下。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于关键工艺锚定的工艺路线排程进度同步方法，旨在解决上述技术问题。

2、本发明是这样实现的，基于关键工艺锚定的工艺路线排程进度同步方法，包括以下步骤：

3、获取目标产品的工艺路线数据，并识别关键工艺锚点工序，得到锚定基础数据；

4、根据各关键工艺锚点工序的计划执行进度与实际执行进度之间的偏差，构建各关键工艺锚点工序的进度影响度函数以及相邻工艺区段之间的工艺区段间影响度函数；所述进度影响度函数用于定量描述单工序进度偏差对其所在工艺区段内非关键工序的累积影响程度；所述工艺区段间影响度函数用于定量描述相邻工艺区段之间进度偏差的相互传递影响程度；

5、以所述进度影响度函数和工艺区段间影响度函数作为优化目标，建立工艺路线的进度同步模型；所述进度同步模型以最小化全部关键工艺锚点工序的进度影响度之和与全部相邻工艺区段的工艺区段间影响度之和为目标函数，以各工艺区段内非关键工序的时间调整量为决策变量；

6、求解所述进度同步模型，得到各工艺区段内非关键工序的时间调整量；

7、根据所述时间调整量对非关键工序的排程计划进行更新，使各工艺区段内的非关键工序进度与对应的关键工艺锚点工序进度保持同步。

8、进一步，所述工艺路线数据包含组成该工艺路线的全部工序信息及各工序之间的先后约束关系；获取目标产品的工艺路线数据，并识别关键工艺锚点工序，得到锚定基础数据的步骤，具体包括：

9、计算每一道工序的综合关键度指标；所述综合关键度指标至少由该工序的加工时长权重、资源独占性权重及工序前后拓扑位置权重加权求和得到；

10、将综合关键度指标超过预设阈值的工序标记为候选关键工序，并从所述候选关键工序中按照工艺路线顺序选取互不邻接的工序作为关键工艺锚点工序；

11、基于各关键工艺锚点工序将工艺路线划分为若干个工艺区段，得到锚定基础数据。

12、进一步，所述工艺区段的划分方法具体为：以每一关键工艺锚点工序作为所在工艺区段的锚点，将相邻两个关键工艺锚点工序之间的全部非关键工序划分至同一工艺区段，首尾两个工艺区段分别以第一个关键工艺锚点工序和最后一个关键工艺锚点工序为边界。

13、进一步，所述进度影响度函数的构建方法为：获取第i个关键工艺锚点工序的进度偏差值，按照如下公式构建第i个关键工艺锚点工序的进度影响度函数：

14、；

15、其中，为影响度系数；所述影响度系数至少与第i个关键工艺锚点工序所在工艺区段内的非关键工序数量及该工序的计划工时正相关，且所述影响度系数具有非线性变化特性：当所述进度偏差值的绝对值超过预设线性区阈值时，所述影响度系数随所述进度偏差值的增大而非线性增大。

16、进一步，所述进度偏差值根据对应工序的计划工时与实际工时、计划结束时间与实际结束时间的差异综合计算得到。

17、进一步，所述工艺区段间影响度函数的构建方法如下：按照如下公式构建第i个工艺区段与第i+1个工艺区段之间的区段间影响度函数：

18、；

19、其中，和分别为第i个和第i+1个关键工艺锚点工序的进度偏差值；为耦合影响度系数；所述耦合影响度系数根据相邻两个关键工艺锚点工序之间的工序连接强度确定。

20、进一步，所述进度同步模型的构建方法如下：

21、以各工艺区段内非关键工序的时间调整量为决策变量；

22、以最小化全部关键工艺锚点工序的进度影响度之和与全部相邻区段区段间影响度之和为目标函数，构建得到进度同步模型；

23、所述目标函数表示为：

24、；

25、其中，为决策变量，表示第j个非关键工序的时间调整量；m为关键工艺锚点工序的总数；ai为第i个关键工艺锚点工序所在工艺区段内的非关键工序集合；为每一非关键工序的时间调整量设置上下限约束，并为每一工艺区段内的全部非关键工序的时间调整量总和设置联动总量约束。

26、进一步，求解所述进度同步模型的方法为：将所述进度同步模型转化为具有凸函数性质的优化问题，采用迭代优化算法对所述目标函数进行求解，其中每一次迭代过程中，根据当前解计算所述目标函数的下降方向，沿所述下降方向更新各非关键工序的时间调整量，直至相邻两次迭代的目标函数值之差小于预设收敛阈值时终止迭代，输出当前解作为各非关键工序的时间调整量。

27、本发明的另一个目的在于提供基于关键工艺锚定的工艺路线排程进度同步系统，用于实现上述的基于关键工艺锚定的工艺路线排程进度同步方法，包括：

28、数据获取与识别模块，用于获取目标产品的工艺路线数据，并识别关键工艺锚点工序，得到锚定基础数据；

29、函数构建模块，用于根据各关键工艺锚点工序的计划执行进度与实际执行进度之间的偏差，构建各关键工艺锚点工序的进度影响度函数以及相邻工艺区段之间的工艺区段间影响度函数；所述进度影响度函数用于定量描述单工序进度偏差对其所在工艺区段内非关键工序的累积影响程度；所述工艺区段间影响度函数用于定量描述相邻工艺区段之间进度偏差的相互传递影响程度；

30、模型构建模块，用于以所述进度影响度函数和工艺区段间影响度函数作为优化目标，建立工艺路线的进度同步模型；所述进度同步模型以最小化全部关键工艺锚点工序的进度影响度之和与全部相邻工艺区段的工艺区段间影响度之和为目标函数，以各工艺区段内非关键工序的时间调整量为决策变量；

31、模型求解模块，用于求解所述进度同步模型，得到各工艺区段内非关键工序的时间调整量；

32、同步更新模块，用于根据所述时间调整量对非关键工序的排程计划进行更新，使各工艺区段内的非关键工序进度与对应的关键工艺锚点工序进度保持同步。

33、进一步，所述数据获取与识别模块具体包括：

34、指标计算单元，用于计算每一道工序的综合关键度指标；所述综合关键度指标至少由该工序的加工时长权重、资源独占性权重及工序前后拓扑位置权重加权求和得到；

35、关键工序确定单元，用于将综合关键度指标超过预设阈值的工序标记为候选关键工序，并从所述候选关键工序中按照工艺路线顺序选取互不邻接的工序作为关键工艺锚点工序；

36、区段划分单元，用于基于各关键工艺锚点工序将工艺路线划分为若干个工艺区段，得到锚定基础数据；

37、所述模型构建模块具体包括：

38、变量确定单元，用于以各工艺区段内非关键工序的时间调整量为决策变量；

39、目标函数确定单元，用于以最小化全部关键工艺锚点工序的进度影响度之和与全部相邻区段区段间影响度之和为目标函数，构建得到进度同步模型。

40、本发明提供的基于关键工艺锚定的工艺路线排程进度同步方法，将进度偏差的累积影响效果进行定量建模，使各工艺区段内非关键工序进度与键工艺锚点工序进度保持同步，有效抑制了进度偏差在工艺路线中的逐级放大和链式传递，适用于多品种、小批量离散制造场景下的动态排程调整。具体地，本发明通过识别关键工艺锚点工序，以及构建进度影响度函数对单工序进度偏差的累积影响进行非线性定量刻画，准确反映了实际生产规律，避免了传统线性方法对小偏差过度调整或对大偏差估计不足的问题；另外，本发明通过构建工艺区段间影响度函数将相邻区段的偏差差异纳入优化目标，有效抑制了局部偏差沿工艺路线逐级放大的链式传递效应，提升了整体排程的鲁棒性。