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申请/专利权人:南通苏禾车灯配件有限公司
摘要:本发明涉及智能调度技术领域,公开了一种金属板材加工智能调度系统,该系统包括数据收集模块、数据预处理模块、方案输出模块、评估排序模块和实时监控模块,基于初始工作状态数据和加工订单信息构建加工数据集合;对加工数据集合中的数据进行预处理,得到预处理后的加工数据集合;采用粒子群算法和灰狼算法协同进化对智能调度模型进行参数优化,并输出加工调度方案;基于预设的加工指标,对加工调度方案进行评估排序,得到最优调度方案,生成操作指令,将操作指令下发至金属板材的加工设备;实时监控设备状态,当加工设备存在异常时,基于物联网进行加工设备调整以应对异常情况,直至金属板材的加工订单完成;本发明显著提高金属板材加工的效率。
主权项:1.一种金属板材加工智能调度系统,其特征在于,所述金属板材加工智能调度系统包括数据收集模块、数据预处理模块、方案输出模块、评估排序模块和实时监控模块,其中,数据收集模块,用于通过传感器实时收集加工设备的初始工作状态数据,收集金属板材的加工订单信息,基于所述初始工作状态数据和所述加工订单信息构建加工数据集合;数据预处理模块,用于对所述加工数据集合中的数据进行预处理,得到预处理后的加工数据集合;方案输出模块,用于构建智能调度模型,并采用粒子群算法和灰狼算法协同进化对所述智能调度模型进行参数优化,通过智能调度模型和预处理后的加工数据集合输出加工调度方案;评估排序模块,用于基于预设的加工指标,对所述加工调度方案进行评估排序,得到最优调度方案,基于所述最优调度方案生成操作指令,并将所述操作指令下发至金属板材的加工设备;实时监控模块,用于在加工设备加工过程中,实时监控设备状态,当加工设备存在异常情况时,基于物联网进行加工设备调整以应对异常情况,直至金属板材的加工订单完成;所述数据预处理模块包括均值化处理子模块、去噪处理子模块、深层优化子模块和分类子模块,其中,均值化处理子模块,用于获取所述加工数据集合中的数据,通过离散傅里叶变换对所述加工数据集合中的时间序列数据进行均值化处理;去噪处理子模块,用于计算均值化处理后的所述加工数据集合中的时间序列数据的实际数据及噪声数据能量的期望值,当实际数据能量的期望大于噪声数据能量期望值时,维持当前时间序列,反之实际数据会被淹没在噪声数据中,对所述加工数据集合中的数据进行去噪处理;深层优化子模块,用于将去噪处理后的加工数据集合输入双层神经网络中,通过双向LSTM层提取去噪处理后的加工数据集合的数据特征信息,对已提取的数据特征信息进行深层优化;分类子模块,用于将深层优化后的数据特征信息传输至输出层,将数据特征信息传输至Softmax中进行分类,得到预处理后的加工数据集合;所述方案输出模块包括设置参数子模块、第一计算子模块、局部搜索子模块、选择子模块和解码子模块,其中,设置参数子模块,用于从预处理后的加工数据集合获取n个加工订单、m台加工设备,对n个加工订单在m台加工设备上生产进行编码并初始化种群,随机产生初始群体,设置最大迭代次数、种群规模、外部归档集容量、局部搜索模式更换次数第一计算子模块,用于对初始化群体进行拷贝,产生第二群体,对初始化群体和第二群体的个体分别利用粒子群算法和灰狼算法两种机制作为搜索模式,产生子代种群,并计算子代种群个体相应的目标函数值;局部搜索子模块,用于当未达到局部搜索模式更换次数时,对每个个体进行局部搜索,若搜索到的新个体支配原有个体,则将新的个体替换原有个体,若二者互不支配,则以12的概率选择是否进行替换;选择子模块,用于利用支配关系选择出子代个体中的非劣解集,将非劣解集中被支配的个体删去,剩余个体放入外部归档集,在外部归档集中,选择群体的全局最优粒子,与灰狼搜索中的α、β与δ狼;解码子模块,用于重复迭代,直至达到最大迭代次数,排序并解码,得到加工设备上加工订单的先后顺序,得到加工设备编号,输出加工调度方案;所述评估排序模块包括设定子模块、第二计算子模块和生成指令子模块,其中,设定子模块,用于根据预设的加工指标,设定评估函数:Fx=w1*Cx+w2*Tx+w3*Qx+w4*Ux其中,Fx是综合评估分数,x表示一组加工调度方案,Cx代表成本之和,Tx代表总加工时间,Qx代表质量指标,Ux代表设备利用率,w1、w2、w3、w4分别是成本、时间、质量、设备利用率的权重;第二计算子模块,用于基于所述评估函数对所有的加工调度方案计算综合评估评分,根据综合评估评分对所有的加工调度方案进行排序,选取评分最高的方案作为最优调度方案;生成指令子模块,用于基于所述最优调度方案生成操作指令,并将所述操作指令下发至金属板材的加工设备;所述实时监控模块包括数据采集子模块、健康评估子模块、参数调整子模块和监控进度子模块,其中,数据采集子模块,用于将所有加工设备的设备传感器连接至物联网平台,按照预设时间间隔进行数据采集,得到设备状态数据;健康评估子模块,用于基于所述设备状态数据对加工设备当前健康状态进行评估,并输出相应的设备健康等级;参数调整子模块,用于基于所述设备健康等级,触发异常处理流程,物联网监控通过执行器自动调整加工设备的参数;监控进度子模块,用于若物联网无法进行参数调整,则生成警报信息并通知操作人员,并基于加工调度方案重新选取调度方案,物联网监控金属板材的加工进度,直至金属板材的加工订单完成。
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