一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统及方法

1.一种基于粒子群优化的梁厂管理优化系统，其特征在于，该系统包括：粒子群优化单元：用于对梁厂中的工序、工人和设备进行生产初始数据的初步收集，并将初步收集结果发送至制梁任务管理单元，之后在粒子群决策空间中搜索寻找用于制梁任务计划的解决方案最优解，并在优化过程中对梁厂运行趋势进行预测，优化结束后将解决方案最优解和预测结果发送至制梁任务管理单元；制梁任务管理单元：用于启用粒子群优化单元并接收其找寻的制梁任务计划的解决方案最优解，结合接收的生产初始数据和解决方案最优解制定制梁任务计划并发送至制梁人机实施单元，并参照接收的粒子群优化单元的最优解方案结果来对已完成的制梁任务计划进行完成度评估，将评估结果按照各变量完成度排列进行记录储存；制梁人机实施单元：用于对制梁任务进行施工的管理安排，根据来自制梁任务管理单元的最优解方案结果和制梁任务计划来制定人机作息策略用以对工人、设备的任务分配和生产流程调度进行设置，并对工人的工作效率和安全系数、对设备的运转效率和故障风险均进行实时监测，并将人机作息策略和实时监测的数据结果发送至制梁任务单元；所述粒子群决策空间包括：粒子位置：用于表示制梁任务计划中的一个与工人、设备或工序相关的变量值；粒子速度：用于表示制梁任务计划中该粒子位置对应的变量值的变化量；粒子最优位置：用于表示在制梁任务计划中最适合某一个工人或某一台设备的工作状态要求和所需的负载工作量；群体最优位置：用于表示在制梁任务计划生产的变量总适应度值为最佳的情况下，所有粒子当前所处的具体位置，此时为解决方案最优解；对所述梁厂运行趋势的预测包括：制梁生产量和生产效率预测：根据历史制梁生产数据、工人和设备的工作效率变化、季节性因素影响预测未来每月或每季的生产量，制梁任务管理单元通过对制梁生产量和生产效率预测进行生产计划和生产流程的调整，并针对资源消耗情况对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解用以避免过剩生产；工人积极性和设备故障预测：根据工人的工作效率和质量、工作出勤率并结合工作时间段和工序难度等级数据预测未来工人工作积极性的趋势，同时根据设备运行数据、设备维护记录、设备使用频率预测未来设备故障情况，制梁任务管理单元针对工人积极性和设备故障预测对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解并将结果发送至制梁人机实施单元，用于对梁厂管理方案增设工人激励措施、弹性生产计划和设备定期维护；市场需求和资源供给预测：根据历史去库存数据、季节性因素预测未来每月或每季的市场需求，同时根据当前的制梁生产计划、工人和设备的工作状态、合作方运营情况预测每月或每季的资源需求，制梁任务管理单元通过对市场需求和资源供给预测，对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解，用于调整制梁生产计划并优化生产流程资源分配；所述人机作息策略包括：可中断工序管理：对非休息时段正常停工的异常中断情况记录原因，并对不同中断情况设置不同的恢复优先级，并在中断情况恢复后通过制梁任务管理单元对中断后重新恢复启动的工序保持施工监管，并将监管记录与正常工序进行差错评估以判断该工序是否需进行修补；不可中断工序管理：通过制梁任务管理单元接收人机作息策略后进行自动监管控制，将不可中断工序设置独立工作区，对常见中断情况预设对应的冗余设备用以确保连续生产，对非常见中断情况的原因和中断前的工作进度数据进行记录，同时均启用备份能源和告警系统分别用于对生产线提供临时的冗余供电和通知应急维护工人对中断情况进行维护修补；人机协作和生产预测管理：对工人和设备在不同生产任务上设置不同的优先级分配和工作时间调整以避免生产安全问题和确保制梁生产的连续性，同时在每个工序处设置反馈通道，用于工人在直接向制梁任务管理单元反馈制梁生产的异常或不足；所述完成度评估的变量包括生产的梁的总产量、梁的良品产量以及生产时间，结合梁厂的制梁单件净利润、良品率权重占比和效率权重占比计算出变量总适应度值，之后通过实际生产中的变量总适应度值与解决方案最优解中对应的变量总适应度值进行对比得出本次制梁任务计划是否符合生产。 2.一种基于粒子群优化的梁厂管理优化方法，其特征在于，该方法包括：步骤S1：对梁厂中的工序、工人和设备的生产初始数据进行初步收集，之后使用粒子群优化方法，在粒子群决策空间中通过粒子群的速度和质量来寻找各粒子的最佳位置，寻找出用于制梁任务计划的解决方案最优解，并在优化过程中对梁厂运行趋势进行预测分析；步骤S2：结合接收到的解决方案最优解和初步采集到的工人和设备的生产初始数据制定制梁任务计划，并参照接收的粒子群优化单元的最优解方案结果来对已完成的制梁任务计划进行完成度评估，将评估结果按照各变量完成度排列进行记录储存；步骤S3：根据最优解方案结果和制梁任务计划来制定人机作息策略用以对工人、设备的任务分配和生产流程调度进行设置并开始生产作业，并对工人的工作效率和安全系数、对设备的运转效率和故障风险均进行实时监测，并将实时监测结果进行存储分析；步骤S4：将监测到的工人生产和设备运转的状态分析数据进行定时更新，并将每次得出的状态分析数据与当前制梁生产过程中实施的人机作息策略进行生产状态保持对比，同时将梁厂中各生产变量与当前解决方案最优解中的生产变量保持对比以确认当前生产是否良好；对所述梁厂运行趋势的预测包括：制梁生产量和生产效率预测：根据历史制梁生产数据、工人和设备的工作效率变化、季节性因素影响预测未来每月或每季的生产量，制梁任务管理单元通过对制梁生产量和生产效率预测进行生产计划和生产流程的调整，并针对资源消耗情况对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解用以避免过剩生产；工人积极性和设备故障预测：根据工人的工作效率和质量、工作出勤率并结合工作时间段和工序难度等级数据预测未来工人工作积极性的趋势，同时根据设备运行数据、设备维护记录、设备使用频率预测未来设备故障情况，制梁任务管理单元针对工人积极性和设备故障预测对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解并将结果发送至制梁人机实施单元，用于对梁厂管理方案增设工人激励措施、弹性生产计划和设备定期维护；市场需求和资源供给预测：根据历史去库存数据、季节性因素预测未来每月或每季的市场需求，同时根据当前的制梁生产计划、工人和设备的工作状态、合作方运营情况预测每月或每季的资源需求，制梁任务管理单元通过对市场需求和资源供给预测，对粒子群优化单元发出指令以重新寻找解决方案最优解，用于调整制梁生产计划并优化生产流程资源分配；所述粒子群优化方法的优化步骤包括：步骤A1：确定梁厂制梁工人、设备或工序中的优化目标和适应度目标，并根据生产初始数据中有关制梁良品率和制梁效率的变量构建与粒子对应的适应度函数，并根据适应度函数确定粒子的适应度，根据优劣程度对粒子进行整理并辅助搜索更优解的方向，并通过不同时刻的适应度值评估优化效果；步骤A2：根据生产初始数据和粒子在梁厂中表示的变量，并将粒子随机初始化生成粒子群覆盖至搜索空间并开始进行寻找最优解计算，同时根据每个粒子设置的梁厂变量的适应度函数计算粒子在制梁过程中的适应度值；步骤A3：根据梁厂中的生产变量设定粒子的约束条件，判断搜索到的解是否为制梁工序的解决方案最优解，如果是则结束搜索并将解决方案最优解发送至制梁任务管理单元，如果不是则更新粒子速度和位置并评估每个粒子的函数适应度值，用于更新解决方案的全局最优解；所述完成度评估的变量包括生产的梁的总产量、梁的良品产量以及生产时间，结合梁厂的制梁单件净利润、良品率权重占比和效率权重占比计算出变量总适应度值，之后通过实际生产中的变量总适应度值与解决方案最优解中对应的变量总适应度值进行对比得出本次制梁任务计划是否符合生产。