[發明專利]一種解決作業車間工藝瓶頸問題的算法

在審

• 申請號: 201610836554.4
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN106611242A
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 姜艾佳
• 申請（專利權）人: 四川用聯信息技術有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及調度領域，具體地涉及用算法解決作業車間工藝瓶頸問題。

背景技術

在企業的整個經營過程中,總有某一個環節制約著企業的產銷率,我們將其稱為“瓶頸”。企業的目標就是在現在或將來賺取更多的利潤,所以要不斷的進行改進和突破,讓瓶頸不再成為企業增收的障礙。但是在改進的過程中,日的瓶頸消失了,新的瓶頸又將產生。所以對企業來說,對瓶頸的改造和突破是一個循環往復、持續改進的過程。

通過對以上定義的分析,可以發現,判別某資源是否為瓶頸資源時,有以下六種典型情況：

1、部分生產資源的生產能力低于市場需求。

2、所有生產資源的生產能力低于市場需求。

3、所有生產資源的生產能力均高于市場需求。

4、添加新的生產資源或改進工藝時,對瓶頸資源產生的影響。

5、通過外包加工提高生產能力時,對瓶頸資源產生的影響。

6、通過營銷等措施使市場需求提高時,對瓶頸資源產生的影響。

約束理論認為應該平衡系統中的物流,而不是平衡系統中的能力,那些占極少數的瓶頸資源是控制物流的關鍵,決定了占大多數的非瓶頸資源的利用程度,同時決定了系統的有效產出。因此,理論的工具、原則就成為瓶頸資源識別的關鍵技術之一。本章主要研究瓶頸資源的識別方法,以便科學合理、快速有效地識別出系統中的瓶頸資源。瓶頸資源限制了整個系統的有效產出,是系統能力最薄弱的地方。

帝國主義算法(ICA)也稱為殖民地競爭算法，是Atashaz_Gargari和Lucas于2007年提出的一種基于帝國主義殖民競爭機制的進化算法，屬于社會啟發的隨機優化搜索方法。ICA算法根據帝國主義的社會政策來控制更多的國家，在殖民地國家受到一些規律支配時使用它們的資源，如果一個帝國失去強大的勢力，其他國家將占有它。帝國主義競爭算法的基本思想是：同其他進化算法相似，帝國主義競爭算法開始于一組被定義為國家的個體，所有國家被分為兩類：帝國主義國家和殖民地國家。將最初勢力比較強大的國家作為帝國主義國家，其他國家作為殖民地國家。根據每個國家的勢力將殖民地分配給不同的帝國主義國家。帝國主義國家與其所包含的殖民地被稱為一個帝國。帝國之間通過競爭以獲得更多的殖民地為目的，勢力更大的帝國有較大的可能性戰友最弱的殖民地，智力薄弱的帝國將逐漸失去其殖民地，當所有殖民地全部被一個帝國占有時，該算法結束。

帝國主義競爭算法具有簡單、較快的收斂速度和全局最優搜索等優點，但是也同其他智能優化算法一樣，在作業車間調度問題中，帝國主義競爭算法也存在著過早收斂、精確度不夠等缺點。

K_means算法在大量數據處理中有著非常廣泛的應用，它的主要思想是通過迭代過程把數據集劃分為不同的類別，使得評價聚類性能的準則函數達到最優，從而使生成的每個聚類內緊湊，類間獨立。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明要解決的技術問題是提供一種解決作業車間工藝瓶頸問題的算。

本發明的目的是克服現有技術中存在的問題：作業車間產能供不應求,存在工藝瓶頸問題；帝國主義競爭算法容易收斂；帝國主義競爭算法求解精確度不夠高；帝國主義算法在車間調度問題中的應用不夠靈活。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種解決作業車間工藝瓶頸問題的算法。該算法的步驟如下：

步驟1：識別瓶頸：瓶頸的識別方法如下：

步驟1.1：根據TOC原理確定瓶頸資源。

步驟1.2：當需求超過能力時,排隊最長的機器就是瓶頸。

步驟2：優化瓶頸：利用改進的帝國主義競爭算法優化車間瓶頸工藝加工的調度。具體流程如下：

步驟2.1：初始化社會國家數量N_pop。

步驟2.2：利用改進的K_means算法對這些社會國家進行聚類，分出不同性質的國家群體。具體的，分出帝國主義國家，殖民地國家。具體方法如下：

1、初始化數據集。初始化采購商數據集國家數量集。

2、選擇初始解。隨機產生一組中心解(一個帝國主義國家，一個殖民地國家)。

3、聚類。把勢力相當的國家聚為一類。具體為：

(1)計算所有國家與中心國家的相異度。

(2)如果相異度ρ_i≤ε，則第i個國家就聚到相應的c中心一類中。

步驟2.3利用帝國主義競爭算法在不同類中進行調度。具體如下：