基于工业互联网的车间调度方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及智能调度技术领域，尤其涉及一种基于工业互联网的车间调度方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.在现代制造业中，生产过程日趋复杂，任务量和种类也在不断增加，因此车间调度问题变得更为复杂和困难。由于总生产成本通常在任何企业中都占有相当大的比例，因此每家公司都力求发现高效的车间环境设计，以及针对不同订单情况下，各台机器或线体的合理加工顺序。若对订单进行合理的分配，可以最大程度减少逾期时间等核心业务指标。
3.目前，已经有多种车间调度算法被应用于实践中。例如，遗传算法等优化算法都可以应用于车间调度问题。
4.但是，遗传算法虽然具有优秀的搜索能力，但在优化大规模问题时的时间复杂度较高。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于工业互联网的车间调度方法、装置、设备及存储介质，以解决相关技术中的调度算法时间复杂度高的技术问题。
6.根据本发明的一方面，提供了一种基于工业互联网的车间调度方法，包括：
7.在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列；其中，所述原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序；
8.根据所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数；
9.将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为所述目标作业单元的当前加工序列。
10.根据本发明的另一方面，提供了一种基于工业互联网的车间调度装置，包括：
11.第一确定模块，用于在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列；其中，所述原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序；
12.第二确定模块，用于根据所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数；
13.第三确定模块，用于将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为所述目标作业单元的当前加工序列。
14.根据本发明的又一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
15.至少一个处理器；以及
16.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
17.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的基于工业互联网的车间调度方法。
18.根据本发明的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的基于工业互联网的车间调度方法。
19.本发明实施例的技术方案，包括：在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列，其中，原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序；根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数；将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为目标作业单元的当前加工序列。其具有以下技术效果：一方面，基于候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数，根据目标函数确定当前加工序列，相较于相关技术中的遗传算法，本实施例提供的车间调度方法只需要确定出各个候选加工序列的目标函数，比较各个目标函数即可，可以避免大量的搜索和排序工作，减少了计算复杂度，具有高效性和准确性，调度效率更高并且调度性能更好；另一方面，由于交付时间序列的逆序程度一定程度上与被调度单元的库存时间成正相关，本实施例中确定出的当前加工序列既考虑到了逾期交付时间，又考虑到了库存时间，在逾期交付时间和库存时间之间达到平衡，在尽量满足交付时间的基础上，降低库存，从而降低生产成本；再一方面，本实施例提供的车间调度方法，在目标函数中考虑到了各被调度单元的逾期交付时间，各被调度单元的逾期交付时间与各被调度单元的交付时间和各被调度单元在目标作业单元中的完工时间有关，而各被调度单元在目标作业单元中的完工时间与该目标作业单元的负载有关，因此，该车间调度方法可以实现目标作业单元的负载均衡化。
20.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例一提供的基于工业互联网的车间调度方法的流程示意图；
23.图2为被调度单元在每个作业单元中的加工时长的示意图；
24.图3为本发明实施例一提供的基于工业互联网的车间调度方法中计算各候选加工序列的目标函数的流程示意图；
25.图4为基于本发明实施例一提供的基于工业互联网的车间调度方法得到当前加工序列的一种示意图；
26.图5为本发明实施例二提供的基于工业互联网的车间调度方法的流程图；
27.图6为根据本发明实施例提供的一种基于工业互联网的车间调度装置的结构示意图；
28.图7为根据本发明实施例提供的另一种基于工业互联网的车间调度装置的结构示意图；
29.图8为实现本发明实施例的基于工业互联网的车间调度方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
31.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“目标”、“原始”、“当前”以及“最终”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
32.图1为本发明实施例一提供的基于工业互联网的车间调度方法的流程示意图，本实施例可适用于对工厂车间中的被调度单元进行调度的情况，该方法可以由车间调度装置来执行，该车间调度装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该车间调度装置可配置于服务器等计算机设备或者电子设备中。如图1所示，该方法包括如下步骤：
33.步骤101：在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列。
34.其中，原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序。
35.本实施例中的基于工业互联网的车间调度方法可用于解决车间作业调度问题(job shop scheduling problem,jssp)。示例性地，这里的车间可以为汽车配件加工车间、家用电器配件加工车间等。本实施例中的调度指的是确定被调度单元在作业单元中的加工顺序。
36.工业互联网(industrial internet)是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径。本实施例中的车间调度方法可以基于工业互联网实现。
37.本实施例中的被调度单元指的是可以在作业单元中被加工的部件、产品等。在不同的场景中，被调度单元的具体形式不同。例如，在总装车间中，被调度单元可以为总装件。这里的总装件例如可以是传动轴。传动轴由轴杆、滑套和球壳构成，总装车间用于对轴杆、
滑套和球壳进行装配，形成传动轴。本实施例中的被调度单元可以是传动轴等总装件。
38.本实施例中的作业单元指的是加工机器、线体等可以实现加工或生产的主体。例如，水平线、立装线、压装等。
39.本实施例中的目标作业单元指的是当前确定其加工序列的作业单元。本实施例中的当前被调度单元指的是当前需要确定其在目标作业单元中加工顺序的被调度单元。
40.一种实现方式中，本实施例中的原始加工序列可以是随机生成的。示例性地，可以根据目标作业单元与被调度单元的映射关系，确定可在目标作业单元中加工的被调度单元。之后，再随机确定可在目标作业单元中加工的被调度单元的加工顺序。
41.另一种实现方式中，在有多个当前被调度单元的场景中，本实施例提供的车间调度方法可以循环执行，则原始加工序列指的是上一次调度完成后，形成的加工序列。
42.在原始加工序列只有一个元素的情况下，原始加工序列的不同位置，指的是该元素之前的位置以及该元素之后的位置。
43.在原始加工序列有多个元素的情况下，原始加工序列的不同位置，指的是该原始加工序列的第一个元素之前的位置、相邻元素之间的位置以及原始加工序列的最后一个元素之后的位置。
44.在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，指的是遍历原始加工序列的不同位置，在各个位置分别插入当前被调度单元。在各个位置分别插入当前被调度单元后可以形成多个候选加工序列。
45.例如，假设原始加工序列为(x，y，z)，则该原始加工序列的不同位置指的是x之前的位置、x和y之间的位置、y和z之间的位置以及z之后的位置。当前被调度单元假设为r，则各候选加工序列为：(r，x，y，z)、(x，r，y，z)、(x，y，r，z)以及(x，y，z，r)。
46.步骤102：根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数。
47.本实施例中，在得到多个候选加工序列后，需要计算各个候选加工序列的目标函数，具体根据各被调度单元的逾期交付时间以及各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数。本实施例中的目标函数是用于衡量候选加工序列的性能的函数。
48.一实施例中，图3为本发明实施例一提供的基于工业互联网的车间调度方法中计算各候选加工序列的目标函数的流程示意图。如图3所示，步骤102的实现过程可以如下步骤。
49.步骤1021：根据候选加工序列中各被调度单元的交付时间和各被调度单元在目标作业单元中的完工时间，确定候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间。
50.步骤1022：按照候选加工序列中各被调度单元的加工顺序，将各个被调度单元的交付时间排序后生成交付时间序列。
51.步骤1023：根据交付时间序列确定各被调度单元的交付时间序列的逆序程度。
52.步骤1024：根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数。
53.本实施例中，在步骤1021中，被调度单元在目标作业单元中的完工时间根据候选加工序列中排在该被调度单元之前且与该被调度单元相邻的被调度单元的完工时间以及
该被调度单元在目标作业单元中的加工时间确定。具体可以将候选加工序列中排在该被调度单元之前且与该被调度单元相邻的被调度单元的完工时间以及该被调度单元在目标作业单元中的加工时间之和确定为该被调度单元在目标作业单元中的完工时间。
54.被调度单元在目标作业单元中的加工时间可以通过该被调度单元在作业单元中的节拍值确定。
55.图2为被调度单元在每个作业单元中的加工时间的示意图。如图2所示，第一列示出了各被调度单元，第一行示出了各作业单元。每个被调度单元对应每个作业单元有对应的加工节拍cti＝{ct
i1
,ct
i2
,
…
,ct
im
}，其中ct
ij
表示第j个作业单元加工第i个被调度单元的循环时间(cycle time，简称：ct)，即节拍值。在常规的车间调度问题中，并不是所有的被调度单元都可以在m台作业单元上生产，若不能生产则ct
ij
为+∞。
56.以下介绍如何确定被调度单元在目标作业单元中的完工时间。
57.假设某个候选加工序列为：a＝》b＝》c＝》d，由于被调度单元a为第一个加工的被调度单元，则被调度单元a的完工时间为a在目标作业单元中的加工时间ta；被调度单元b的完工时间为a在目标作业单元中的完工时间加上b在目标作业单元中的加工时间tb：ta+tb；被调度单元c的完工时间为b在目标作业单元中的完工时间加上c在目标作业单元中的加工时间tc：ta+tb+tc；被调度单元d的完工时间为c在目标作业单元中的完工时间加上d在目标作业单元中的加工时间td：ta+tb+tc+td。
58.被调度单元的交付时间是根据客户需求、市场需求、生成需求等因素预先确定的。
59.一种可能的实现方式中，通过以下方式确定候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间：针对每个被调度单元，若被调度单元在目标作业单元中的完工时间大于被调度单元的交付时间，则确定被调度单元的逾期交付时间为：被调度单元在目标作业单元中的完工时间减去被调度单元的交付时间之差；若被调度单元在目标作业单元中的完工时间小于或者等于被调度单元的交付时间，则确定被调度单元的逾期交付时间为零。
60.另一种可能的实现方式中，通过以下方式确定候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间：针对每个被调度单元，若被调度单元在目标作业单元中的完工时间大于被调度单元的交付时间，则确定被调度单元的逾期交付时间为：被调度单元在目标作业单元中的完工时间减去被调度单元的交付时间之差与预设第一权重的乘积；若被调度单元在目标作业单元中的完工时间小于或者等于被调度单元的交付时间，则确定被调度单元的逾期交付时间为零。
61.可以看出，同一个被调度单元，由于在各个候选加工序列的加工顺序不同，从而导致该被调度单元在不同的候选加工序列中的完工时间可能不同。可以理解，被调度单元的交付时间是确定的。因此，被调度单元的加工顺序的改变，会导致该被调度单元的完工时间相应改变，进而导致该被调度单元的逾期交付时间发生改变。
62.本实施例中的步骤1022中按照候选加工序列中各被调度单元的加工顺序，将各个被调度单元的交付时间排序后生成交付时间序列，指的是按照候选加工序列中被调度单元的加工顺序，将各个被调度单元的交付时间相应排序后形成的序列。举例来说，假设某个候选加工序列中被调度单元的加工顺序为(b，a，c)，其中，a的交付时间为10，b的交付时间为9，c的交付时间为9，则交付时间序列为(9,10,9)。
63.本实施例的步骤1023中的交付时间序列的逆序程度指的是交付时间序列的数值
大小的逆序程度。
64.一种可能的实现方式中，逆序程度可以通过交付时间序列的逆序数来衡量。当然，逆序程度也可以通过对交付时间序列的逆序数进行相应处理或者转换后的值来衡量。本实施例并不以此为限。
65.可选地，步骤1023中，根据所述交付时间序列确定各所述被调度单元的交付时间序列的逆序程度具体可以是：统计所述交付时间序列中，各所述被调度单元的交付时间的逆序数。
66.逆序数是逆序集的基数，它常用于量度排列或序列的已排序程度。上述例子中的交付时间序列(9,10,9)中，(10，9)构成逆序，因此，该交付时间序列的逆序数为1。又比如，假设交付时间序列为(1，2)，从该交付时间序列中无法找到任何逆序，故逆序数为0。再比如，假设交付时间序列为(2，3,1)，其中(2,1)以及(3,1)构成逆序，因此该交付时间序列的逆序数为2。
67.在步骤1024中，在根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序数，计算各候选加工序列的目标函数时，具体可以是：根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，确定候选加工序列中被调度单元的总逾期交付时间；根据总逾期交付时间与被调度单元的交付时间的逆序数，确定候选加工序列的目标函数。
68.示例性地，候选加工序列中被调度单元的总逾期交付时间指的是各个被调度单元的逾期交付时间之和，或者，对各个被调度单元的逾期交付时间之和进行处理或者转换后的值，或者，对各个被调度单元的逾期交付时间进行处理后或者转换后的值之和。
69.示例性地，根据总逾期交付时间与被调度单元的交付时间的逆序数，确定候选加工序列的目标函数，可以是将总逾期交付时间与逆序数之和确定为候选加工序列的目标函数，或者，将总逾期交付时间与逆序数之和进行处理或者转换后的值确定为候选加工序列的目标函数，或者，将总逾期交付时间与逆序数分别进行处理或者转换后的值之和，确定为候选加工序列的目标函数。本实施例并不以此为限。
70.一种实现方式中，候选加工序列的目标函数objective＝总逾期交付时间+逆序数。
71.步骤103：将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为目标作业单元的当前加工序列。
72.本实施例中，在确定出各个候选加工序列的目标函数后，根据目标函数筛选出符合需求的候选加工序列，将其作为目标作业单元的当前加工序列。
73.示例性地，这里的预设条件可以为目标函数最小。或者，预设条件为目标函数次小。可以根据实际的调度需求进行设置。
74.本实施例提供的基于工业互联网的车间调度方法可以应用于如下场景中：在某汽车零部件工厂，机加车间、装准车间完成机加工艺组和装准工艺组，生产轴杆，滑套，球壳等产品。总装车间完成轴杆，滑套，球壳的装配工作，形成传动轴。总装车间的总装流水线负责总装传动轴。目前该汽车零部件工厂存在6个总装流水线可并行生产6个总装件。该企业采用库存拉动生产的管理模式，并要求在同一条总装流水线尽可能减少换模，连续生产的同时并满足交付。为了满足汽车公司的个性化需求，需要保证6个总装流水线的连续生产，并
让负荷均衡化。因此，可以采用本实施例提供的车间调度方法确定各个流水线的当前加工序列，即每个流水线中各个总装件的加工顺序，以实现负荷均衡化、提高调度效率、按期交付以及降低库存，降低生产成本。
75.图4为基于本发明实施例一提供的基于工业互联网的车间调度方法得到当前加工序列的一种示意图。如图4所示，假设被调度单元a的加工时间为1秒(s)，交付时间为第10s；被调度单元b的加工时间为9s，交付时间为第10s；被调度单元c的加工时间为5s，交付时间为第9s。假设原始加工序列为(b，a)，当前被调度单元为c。假设目标函数objective＝总逾期交付时间+逆序数。
76.候选加工序列1为(c，b，a)，各个被调度单元的完工时间序列为(5,14,15)，总逾期交付时间为：9，交付时间序列为(9,10,10)，逆序数为0。候选加工序列1的目标函数为9。
77.候选加工序列2为(b，c，a)，各个被调度单元的完工时间序列为(9,14,15)，总逾期交付时间为：10，交付时间序列为(10,9,10)，逆序数为1。候选加工序列2的目标函数为11。
78.候选加工序列3为(b，a，c)，各个被调度单元的完工时间序列为(9,10,15)，总逾期交付时间为：6，交付时间序列为(10,10,9)，逆序数为2。候选加工序列3的目标函数为8。
79.因此，将候选加工序列3(b，a，c)确定为目标作业单元的当前加工序列。
80.可以理解，本实施例中的交付时间序列的逆序程度一定程度上与被调度单元的库存时间成正相关。如果交付时间序列的逆序程度越大，则代表在后交付的被调度单元被优先生产出来的程度越高，需要的库存时间也就越长。
81.本实施例中，根据各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数。一方面，使得最后确定出的当前加工序列既考虑到了逾期交付时间，又考虑到了库存时间。换句话说，按照该车间调度方法确定出的当前加工序列进行生产，可以在逾期交付时间和库存时间之间达到平衡，在尽量满足交付时间的基础上，降低库存，从而降低生产成本。在预设条件为目标函数最小的情况下，按照该车间调度方法确定出的当前加工序列既可以保证最少的逾期交付时间，又可以保证最小库存，进一步降低了生产成本。另一方面，由于各被调度单元的逾期交付时间与各被调度单元的交付时间和各被调度单元在目标作业单元中的完工时间有关，而各被调度单元在目标作业单元中的完工时间与该目标作业单元的负载有关，为了避免较大的逾期交付时间，需要考虑到各个作业单元的负载，使负载均衡化，以避免较长的逾期交付，因此，该车间调度方法可以实现目标作业单元的负载均衡化。
82.本实施例提供的基于工业互联网的车间调度方法具有以下技术效果。
83.提高生产效率和质量：本发明提供的车间调度方法，可以利用交付时间序列的逆序程度以及逾期交付时间，针对车间调度问题进行优化，以最大程度地实现生产线物资的合理配置和合理安排的目的，提高生产效率和产品质量。
84.降低生产成本：由于本发明所提供的车间调度方法可以帮助企业合理安排生产任务，提高生产效率和质量，从而降低生产成本，提高生产效益。
85.提高企业竞争力：利用本发明提供的车间调度方法，企业可以通过提高生产效率和质量来提高市场竞争力。同时，该车间调度方法具有较高的通用性和灵活性，可以适用于多种不同的车间调度问题，提升了企业的整体生产管理水平。
86.总之，本发明所提供的车间调度方法可以提高生产效率和质量，降低生产成本，增
强企业竞争力，促进制造业智能化进程，具有广泛的应用前景，对制造业的智能化和可持续发展具有积极的促进作用。
87.本实施例提供的基于工业互联网的车间调度方法，包括：在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列，其中，原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序；根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数；将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为目标作业单元的当前加工序列。其具有以下技术效果：一方面，基于候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数，根据目标函数确定当前加工序列，相较于相关技术中的遗传算法，本实施例提供的车间调度方法只需要确定出各个候选加工序列的目标函数，比较各个目标函数即可，可以避免大量的搜索和排序工作，减少了计算复杂度，具有高效性和准确性，调度效率更高并且调度性能更好；另一方面，由于交付时间序列的逆序程度一定程度上与被调度单元的库存时间成正相关，本实施例中确定出的当前加工序列既考虑到了逾期交付时间，又考虑到了库存时间，在逾期交付时间和库存时间之间达到平衡，在尽量满足交付时间的基础上，降低库存，从而降低生产成本；再一方面，本实施例提供的调度方法，在目标函数中考虑到了各被调度单元的逾期交付时间，各被调度单元的逾期交付时间与各被调度单元的交付时间和各被调度单元在目标作业单元中的完工时间有关，而各被调度单元在目标作业单元中的完工时间与该目标作业单元的负载有关，因此，该车间调度方法可以实现目标作业单元的负载均衡化。
88.图5为本发明实施例二提供的基于工业互联网的车间调度方法的流程图。本实施例在图1所示实施例及各种可选的实现方式的基础上，对当前被调度单元的数量为多个的场景中车间调度方法的实现方式作一详细说明。如图5所示，本实施例提供的车间调度方法包括如下步骤：
89.步骤501：将多个当前被调度单元中的每个当前被调度单元分别插入在原始加工序列的不同位置，形成各候选加工序列。
90.本实施例中，如果有多个当前被调度单元，则将每个当前被调度单元分别插入在原始加工序列的不同位置，形成各候选加工序列。
91.举例来说，假设当前被调度单元为c、d，原始加工序列为(a，b)，则得到的候选加工序列可以为：(c，a，b)，(a，c，b)，(a，b，c)，(d，a，b)，(a，d，b)，(a，b，d)。
92.步骤502：根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数。
93.步骤503：将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为目标作业单元的当前加工序列。
94.步骤502与步骤202、步骤503与步骤203的实现过程和技术原理类似，此处不再赘述。
95.步骤504：将当前加工序列相较于原始加工序列新插入的当前被调度单元从目标作业单元的未调度被调度单元中去掉，形成剩余的当前被调度单元。
96.在步骤504中，由于有多个当前被调度单元，则在确定出当前加工序列后，确定剩
余的当前被调度单元。如前述示例，当前被调度单元为c、d，原始加工序列为(a，b)，假设步骤503中确定出的当前加工序列为(a，b，d)，则剩余的当前被调度单元为c。
97.步骤505：若剩余的当前被调度单元不为空，则将剩余的当前被调度单元确定为新的多个当前被调度单元，将当前加工序列作为新的原始加工序列，返回执行步骤501。
98.步骤506：若剩余的当前被调度单元为空，则将当前加工序列确定为目标作业单元的最终加工序列。
99.在步骤505与步骤506中，若剩余的当前被调度单元不为空，则说明还需要继续调度，返回执行步骤501。若剩余的当前被调度单元为空，则将当前加工序列确定为目标作业单元的最终加工序列。
100.以下以一个具体的例子说明上述过程。假设被调度单元a的加工时间为1s，交付时间为第10s；被调度单元b的加工时间为9s，交付时间为第10s；被调度单元c的加工时间为5s，交付时间为第9s。假设目标函数objective＝总逾期交付时间+逆序数。
101.第一次调度中，原始加工序列为空。当前被调度单元有3个。执行步骤501，形成的各候选加工序列为：
102.候选加工序列1为(a)，完工时间序列为(1)，总逾期交付时间为：0，交付时间序列为(10)，逆序数为0。候选加工序列1的目标函数为0。
103.候选加工序列2为(b)，完工时间序列为(9)，总逾期交付时间为：0，交付时间序列为(10)，逆序数为0。候选加工序列2的目标函数为0。
104.候选加工序列3为(c)，完工时间序列为(5)，总逾期交付时间为：0，交付时间序列为(9)，逆序数为0。候选加工序列3的目标函数为0。
105.此时，各个候选加工序列的目标函数相等，可以采用某种预设规则，例如，将编号在前的当前调度单元插入原始加工序列中，假设a的编号在前，因此，第一次调度后形成的当前加工序列为(a)。之后，执行步骤504。确定出的剩余的当前被调度单元为(b，c)。执行步骤505。将当前加工序列(a)作为新的原始加工序列，将(b，c)作为新的多个当前被调度单元，返回执行步骤501。
106.第二次调度中，原始加工序列为(a)。当前被调度单元有2个：b和c。执行步骤501，形成的各候选加工序列为：
107.候选加工序列1为(b，a)，完工时间序列为(9，10)，总逾期交付时间为：0，交付时间序列为(10,10)，逆序数为0。候选加工序列1的目标函数为0。
108.候选加工序列2为(a，b)，完工时间序列为(1，10)，总逾期交付时间为：0，交付时间序列为(10，10)，逆序数为0。候选加工序列2的目标函数为0。
109.候选加工序列3为(c，a)，完工时间序列为(5,6)，总逾期交付时间为：0，交付时间序列为(9，10)，逆序数为0。候选加工序列3的目标函数为0。
110.候选加工序列4为(a，c)，完工时间序列为(1，6)，总逾期交付时间为：0，交付时间序列为(10，9)，逆序数为1。候选加工序列4的目标函数为1。
111.候选加工序列1至3的目标函数均为最小且相等，可以采用某种预设规则，例如，将编号在前的当前调度单元插入原始加工序列中，假设b的编号在前，候选加工序列1与候选加工序列2的目标函数相等，此时，可以随机确定一个候选加工序列作为当前加工序列，或者采用另外的规则确定。假设第二次调度后形成的当前加工序列为(b，a)。之后，执行步骤
504。确定出的剩余的当前被调度单元为(c)。执行步骤505。将当前加工序列(b，a)作为新的原始加工序列，将(c)作为新的多个当前被调度单元，返回执行步骤501。
112.第三次调度中，原始加工序列为(b，a)。当前被调度单元有1个：c。
113.执行步骤501，形成的各候选加工序列为：
114.候选加工序列1为(c，b，a)，各个被调度单元的完工时间序列为(5,14,15)，总逾期交付时间为：9，交付时间序列为(9,10,10)，逆序数为0。候选加工序列1的目标函数为9。
115.候选加工序列2为(b，c，a)，各个被调度单元的完工时间序列为(9,14,15)，总逾期交付时间为：10，交付时间序列为(10,9,10)，逆序数为1。候选加工序列2的目标函数为11。
116.候选加工序列3为(b，a，c)，各个被调度单元的完工时间序列为(9,10,15)，总逾期交付时间为：6，交付时间序列为(10,10,9)，逆序数为2。候选加工序列3的目标函数为8。
117.因此，将候选加工序列3(b，a，c)确定为目标作业单元的当前加工序列。
118.之后，执行步骤504。确定出的剩余的当前被调度单元为空。执行步骤506，将将当前加工序列(b，a，c)确定为目标作业单元的最终加工序列。
119.本实施例提供的基于工业互联网的车间调度方法，在当前被调度单元为多个的场景中，可以遍历当前被调度单元以及遍历原始加工序列中的不同位置，从遍历获得的各候选加工序列中确定出目标函数满足预设条件的候选加工序列，循环执行该过程，直至当前被调度单元为空，最终确定出目标作业单元的最终加工序列。其具有以下技术效果：一方面，在当前被调度单元为多个的场景中，执行效率依然较高；另一方面，由于是循环遍历操作，可以提高调度结果的性能；再一方面，在尽量满足交付时间的基础上，降低库存，从而降低生产成本；又一方面，可以实现负载均衡化。
120.图6为根据本发明实施例提供的一种基于工业互联网的车间调度装置的结构示意图。该装置可以设置于计算机设备等电子设备中。如图6所示，本实施例提供的基于工业互联网的车间调度装置包括如下模块：第一确定模块61、第二确定模块62以及第三确定模块63。
121.第一确定模块61，用于在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列。
122.其中，原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序。
123.第二确定模块62，用于根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数。
124.一实施例中，第二确定模块62具体用于：根据候选加工序列中各被调度单元的交付时间和各被调度单元在目标作业单元中的完工时间，确定候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间；按照候选加工序列中各被调度单元的加工顺序，将各个被调度单元的交付时间排序后生成交付时间序列；根据交付时间序列确定各被调度单元的交付时间序列的逆序程度；根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数。
125.一实施例中，逆序程度包括逆序数。在根据交付时间序列确定各被调度单元的交付时间序列的逆序程度的方面，第二确定模块62具体用于：统计交付时间序列中，各被调度单元的交付时间的逆序数。
126.一实施例中，在根据候选加工序列中各被调度单元的交付时间和各被调度单元在目标作业单元中的完工时间，确定候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间的方面，第二确定模块62具体用于：针对每个被调度单元，若被调度单元在目标作业单元中的完工时间大于被调度单元的交付时间，则确定被调度单元的逾期交付时间为：被调度单元在目标作业单元中的完工时间减去被调度单元的交付时间之差；若被调度单元在目标作业单元中的完工时间小于或者等于被调度单元的交付时间，则确定被调度单元的逾期交付时间为零。
127.一实施例中，在根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数的方面，第二确定模块62具体用于：根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，确定候选加工序列中被调度单元的总逾期交付时间；根据总逾期交付时间与被调度单元的交付时间的逆序数，确定候选加工序列的目标函数。
128.第三确定模块63，用于将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为目标作业单元的当前加工序列。
129.本发明实施例所提供的基于工业互联网的车间调度装置可执行本发明任意实施例所提供的基于工业互联网的车间调度方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
130.图7为根据本发明实施例提供的另一种基于工业互联网的车间调度装置的结构示意图。本实施例在图7所示实施例的基础上，对调度装置包括的其他模块作一详细说明。本实施例中，当前被调度单元的数量为多个。如图7所示，本实施例提供的基于工业互联网的车间调度装置还包括：第四确定模块71、第五确定模块72以及第六确定模块73。
131.本实施例中，第一确定模块61具体用于：将多个当前被调度单元中的每个当前被调度单元分别插入在原始加工序列的不同位置，形成各候选加工序列。
132.第四确定模块71，用于将当前加工序列相较于原始加工序列新插入的当前被调度单元从目标作业单元的未调度被调度单元中去掉，形成剩余的当前被调度单元。
133.第五确定模块72，用于当剩余的当前被调度单元不为空时，将剩余的当前被调度单元确定为新的多个当前被调度单元，将当前加工序列作为新的原始加工序列，返回执行第一确定模块执行的步骤。
134.第六确定模块73，用于当剩余的当前被调度单元为空时，将当前加工序列确定为目标作业单元的最终加工序列。
135.本发明实施例所提供的基于工业互联网的车间调度装置可执行本发明任意实施例所提供的基于工业互联网的车间调度方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
136.图8为实现本发明实施例的基于工业互联网的车间调度方法的电子设备的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
137.如图8所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被
至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
138.电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
139.处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理。
140.在一些实施例中，该基于工业互联网的车间调度方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的基于工业互联网的车间调度方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行基于工业互联网的车间调度方法。
141.本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
142.用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
143.在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
144.为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
145.可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
146.计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
147.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
148.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于工业互联网的车间调度方法，其特征在于，包括：在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列；其中，所述原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序；根据所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数；将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为所述目标作业单元的当前加工序列。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若当前被调度单元的数量为多个，所述在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列，包括：将多个当前被调度单元中的每个当前被调度单元分别插入在所述原始加工序列的不同位置，形成各候选加工序列。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为所述目标作业单元的当前加工序列之后，所述方法还包括：将所述当前加工序列相较于所述原始加工序列新插入的当前被调度单元从所述目标作业单元的未调度被调度单元中去掉，形成剩余的当前被调度单元；若剩余的当前被调度单元不为空，则将所述剩余的当前被调度单元确定为新的多个当前被调度单元，将所述当前加工序列作为新的原始加工序列，返回执行“将多个当前被调度单元中的每个当前被调度单元分别插入在所述原始加工序列的不同位置，形成各候选加工序列”的步骤；若剩余的当前被调度单元为空，则将所述当前加工序列确定为所述目标作业单元的最终加工序列。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数，包括：根据所述候选加工序列中各被调度单元的交付时间和所述各被调度单元在所述目标作业单元中的完工时间，确定所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间；按照所述候选加工序列中各所述被调度单元的加工顺序，将各个被调度单元的交付时间排序后生成交付时间序列；根据所述交付时间序列确定各所述被调度单元的交付时间序列的逆序程度；根据所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述逆序程度包括逆序数；所述根据所述交付时间序列确定各所述被调度单元的交付时间序列的逆序程度，包括：统计所述交付时间序列中，各所述被调度单元的交付时间的逆序数。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述候选加工序列中各被调度单元的交付时间和所述各被调度单元在所述目标作业单元中的完工时间，确定所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，包括：
针对每个被调度单元，若被调度单元在目标作业单元中的完工时间大于所述被调度单元的交付时间，则确定被调度单元的逾期交付时间为：被调度单元在目标作业单元中的完工时间减去所述被调度单元的交付时间之差；若被调度单元在目标作业单元中的完工时间小于或者等于被调度单元的交付时间，则确定所述被调度单元的逾期交付时间为零。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数，包括：根据所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，确定所述候选加工序列中被调度单元的总逾期交付时间；根据所述总逾期交付时间与所述被调度单元的交付时间的逆序数，确定所述候选加工序列的目标函数。8.一种基于工业互联网的车间调度装置，其特征在于，包括：第一确定模块，用于在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列；其中，所述原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序；第二确定模块，用于根据所述候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各所述被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数；第三确定模块，用于将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为所述目标作业单元的当前加工序列。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的基于工业互联网的车间调度方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的基于工业互联网的车间调度方法。

技术总结
本发明公开了一种基于工业互联网的车间调度方法、装置、设备及存储介质，该车间调度方法包括：在目标作业单元的原始加工序列的不同位置插入当前被调度单元，形成各候选加工序列，其中，原始加工序列用于表征各被调度单元在目标作业单元中的原始加工顺序；根据候选加工序列中各被调度单元的逾期交付时间，以及，各被调度单元的交付时间形成的交付时间序列的逆序程度，计算各候选加工序列的目标函数；将对应的目标函数满足预设条件的候选加工序列确定为目标作业单元的当前加工序列。该车间调度方法具有调度效率高、调度性能好、降低生产成本以及实现负载均衡的技术效果。产成本以及实现负载均衡的技术效果。产成本以及实现负载均衡的技术效果。


技术研发人员：谢海琴 吴佳霖 陈辉 何梁
受保护的技术使用者：卡奥斯物联科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/4