[發明專利]一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法

有效

• 申請號: 202110230369.1
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112861371B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 金嘉暉;楊豐赫;熊潤群;羅軍舟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06F21/62
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟(1)建立一個高度解耦合的云邊協作的鋼鐵行業云排產框架，分為邊緣預處理與通用型求解兩個模塊并分別部署在邊緣服務器與云排產平臺上且能夠獨立運行；

步驟(2)在實際的生產場景中，生產工藝與約束條件各不相同，需要在推導出此類排產問題的一般求解流程后提煉出共性的求解方法與一般流程，即將生產工藝滿足程度刻畫為任意兩塊板坯i，j之間的綜合屬性差異cost_i,j；

步驟(3)生產計劃的工藝滿足程度合理性表示問題轉化為最小化生產計劃序列中的綜合屬性差異cost，生產計劃序列中任意兩塊板坯間的綜合屬性差異由步驟(2)所得，并結合工藝滿足程度確定最終的優化目標，該優化目標即為生產計劃制定結果質量好壞的衡量標準；

步驟(4)根據優化目標與函數關系，設計并優化邊緣服務器的預處理模塊g(X,α)，完成對板坯工藝滿足程度的評價與分析，其中X表示邊緣服務器的輸入數據，α表示用于提取工業信息的參數向量，同時還要設計合理的云排產平臺通用求解模塊h(G)，根據接收到的中間結果G進行通用型的排產算法求解并返回排產結果；

步驟(5)結合步驟(4)中所得的邊緣預處理模塊g(X,α)與云排產平臺通用求解模塊h(G)，對輸入的工業排產數據進行云邊協同模式下的云排產任務計算。

2.根據權利要求1所述的一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述云邊協作的排產框架具體設計如下：

(1.1)建立云邊協作的排產框架總體范式如下，其中f(X,α)表示對某工藝的排產任務，g(X,α)表示邊緣個性化預處理模塊，h(G)表示云排產平臺求解模塊：

f(X,α)＝h(g(X,α))

(1.2)對于邊緣預處理模塊來說，其中工業原始數據X與參數向量α是整個排產任務的輸入與起點，g(X,α)是由邊緣服務器根據具體的工藝需求、生產邏輯與約束條件自定義的個性化預處理模塊，輸入的排產任務在邊緣服務器處經過個性化預處理模塊后轉化成為標準形式的中間結果G，形式如下：

G＝g(X,α)

(1.3)對于云平臺通用型求解模塊來說，中間結果G為從原始工業數據中提取出的可直接用于排產算法求解且不直接包含板坯真實屬性信息的標準形式的數據，云排產平臺僅通過接收到的標準的中間結果G即可進行通用型的求解，f表示云排產的結果：

f＝h(G)

(1.4)在云邊協作的排產框架中，邊緣服務器的主要任務就是設計合理的個性化預處理函數模塊g(X,α)，根據輸入的工業數據與參數向量得到與云平臺交互的中間結果G；云排產平臺的主要任務就是設計合理的函數模塊h(G)，根據接收到的中間結果G進行通用型的排產算法求解并返回排產結果。

3.根據權利要求1所述的一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法，其特征在于，步驟(2)中，將生產工藝滿足程度刻畫為任意兩塊板坯i，j之間的綜合屬性差異cost_i,j以及此類排產問題的一般流程，具體方法如下：

(2.1)其中板坯i,j之間的綜合屬性差異cost_i,j表示為板坯之間各屬性差異加權和的形式，其中attr_k表示板坯的第k項屬性，A表示板坯所有屬性的集合，表示板坯i,j在屬性attr_k上的差異程度，α_k表示當前屬性k權重,具體公式如下：

(2.2)至此，將工藝滿足程度表示為板坯i,j之間的綜合屬性差異cost_i,j，而此類排產問題的本質目標就是最小化生產計劃序列中各板坯之間的cost總和，故而可推導出此類高級計劃排程問題的流程如下：

(a)通過刻畫工藝滿足程度將其表示為板坯間的綜合屬性差異；

(b)最小化生產計劃序列中板坯之間的綜合屬性差異以最大程度地滿足工藝需求；

(c)在此基礎上結合最小化工時、最小化延期數量等常規優化目標進行優化求解。