[發明專利]一種用于工業4.0大規模個性化生產的動態云制造方法

有效

• 申請號: 202011461637.2
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112465394B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 董晨;洪祺瑜;熊乾程;陳震亦
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q30/06;G06Q50/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種用于工業4.0大規模個性化生產的動態云制造方法。包括：客戶發布個性化需求到云平臺；設計師獲取需求信息，并上傳設計方案；客戶確定最終設計方案，同時，將產品制造過程分解為幾個子任務；在決策時刻，實時獲取子任務以及工廠信息，建立多工廠任務分配模型；使用匈牙利算法求解多工廠任務分配模型；同一產品的所有子任務都完成后，將產品打包，運輸給客戶。本發明能夠針對客戶需求在產品生產全生命周期動態變化的特點，建立實時多工廠任務分配模型，采用匈牙利算法快速靈活將子任務分配給工廠，最大化工廠總利潤，降低個性化產品成本，提高客戶產品滿意度；且本發明能夠避免突發狀況導致生產效率降低，提高魯棒性。

技術領域

本發明涉及工業4.0生產模式領域，更具體地，涉及一種用于工業4.0大規模個性化生產的動態云制造方法。

背景技術

工業4.0，也稱作第四次工業革命，是由德國在2013年提出的。要實現工業4.0，不僅需要垂直整合，還需要水平整合。工業4.0垂直整合的對象是工廠，在未來的智能工廠中，制造結構將不再是固定和預定義的，而是可以根據每個案例的情況，調整制造結構。工業4.0的水平整合指的是整合應用在各個不同制造階段以及業務計劃過程的IT系統，這涉及公司內部(例如入庫、生產等)以及幾個不同的公司(價值鏈)。大規模個性化生產是工業4.0的顯著特征，旨在低代價的、高效的、大規模的、最大程度的滿足客戶的個性化需求。為提高客戶個性化產品體驗滿意度，工業4.0提倡讓客戶參與產品生命周期的每一個過程，并且可以實時提出修改意見。

云制造的概念最早是由李伯虎院士以及張霖教授的研究團隊于2009年率先在國際上提出的。云制造聚焦于制造資源的整合，提高閑置制造資源的利用率。云制造將來自全球的分布式制造資源進行封裝，以滿足客戶個性化的、靈活的、可擴展的以及可配置的請求。云制造期望在理想的狀態下，能夠實現對產品生命周期的所有資源的整合，使客戶能夠按需請求需要的資源。

云制造自身特性使其在工業4.0大規模個性化生產的趨勢下有一定的優勢。首先，對于垂直整合，中小型企業升級成智能工廠成本高、難度大，云制造整合了中小型企業的閑置資源，提高資源利用率，為中小型企業在工業4.0背景下開辟了一條生存之道。其次，對于水平整合，雖然目前云制造對于水平整合的研究還不充分，但是，其理想就是能夠整合產品生命周期全過程的所有資源，這與工業4.0的思想不謀而合。

雖然云制造在工業4.0大規模個性化生產的趨勢下有一些優勢，但也存在一些問題。首先，云制造一般沒有產品設計環節，或是直接將其歸為一個子任務，與客戶無交流，往往會導致設計方案與客戶個性化需求有偏差，限制了產品個性化程度，降低了客戶產品滿意度。其次，工業4.0為滿足每個客戶的個性化需求，提倡讓客戶參與產品生命周期的全過程且可實時提出修改意見。然而，云制造雖然有一些實時以及動態的子任務調度機制來應對動態任務到達、原材料短缺、機器故障等突發狀況，但是其子任務觸發機制嚴格按照子任務執行順序，中途不可更改，不適用于子任務動態變化的場景，不能快速響應客戶動態需求，增加了個性化產品的成本。

針對上述云制造在工業4.0大規模個性化生產背景下的問題，亟需一種用于工業4.0大規模個性化生產的動態云制造模式。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于工業4.0大規模個性化生產的動態云制造方法，該方法能夠針對客戶需求在產品生產全生命周期動態變化的特點，建立實時多工廠任務分配模型，采用匈牙利算法快速靈活將子任務分配給工廠，最大化工廠總利潤，降低個性化產品成本，提高客戶產品滿意度。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種用于工業4.0大規模個性化生產的動態云制造方法，包括如下步驟：

步驟S1、客戶發布個性化需求到云平臺；

步驟S2、設計師獲取需求信息，并上傳設計方案；

步驟S3、客戶確定最終設計方案，同時，將產品制造過程分解為幾個子任務；