[发明专利]一种用于工业4.0大规模个性化生产的动态云制造方法

权利要求书

1.一种用于工业4.0大规模个性化生产的动态云制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、客户发布个性化需求到云平台；

步骤S2、设计师获取需求信息，并上传设计方案；

步骤S3、客户确定最终设计方案，同时，将产品制造过程分解为多个子任务；

步骤S4、在决策时刻，实时获取子任务以及工厂信息，建立多工厂任务分配模型；

步骤S5、使用匈牙利算法求解多工厂任务分配模型；

步骤S6、同一产品的所有子任务都完成后，将产品打包，运输给客户；

所述步骤S4具体实现如下：

在决策时刻，建立多工厂任务分配模型，以最大化所有可选工厂的总利润为目标，目标函数公式为：

约束条件：

x_ij∈{0，1}，s_ij∈{0，1} (4)

x_ij＝0，TC_ij＝-1 (8)

其中，n表示子任务的总数，m表示可选工厂的总数，i表示子任务的下标，j表示可选工厂的下标，U_ij表示工厂f_j执行子任务p_i获得的效用，TC_ij表示工厂f_j执行子任务p_i需要花费的运输成本，EC_ij表示工厂f_j执行子任务p_i需要花费的固定生产成本，利润定义为效用减去运输成本以及固定生产成本，x_ij是要求解的分配矩阵的元素，表示子任务p_i是否分配给工厂f_j；s_ij是一个表征工厂能力的参数；

目标函数各约束条件含义描述如下：

公式(1)表示每个子任务同一时刻只能在一个工厂执行；

公式(2)表示每个工厂同一时刻只能执行一个子任务；

公式(3)表示每个子任务在决策时刻都至少有一个工厂可选择；

公式(4)表示x_ij是待求解的分配矩阵的元素，1表示将子任务p_i分配给工厂f_j，0表示未分配，s_ij＝1表示工厂f_j有能力执行子任务p_i，s_ij＝0表示工厂f_j没能力执行子任务p_i；

公式(5)表示只有在工厂f_j有能力执行子任务p_i时，即s_ij＝1时，固定成本EC_ij才会大于0；否则EC_ij等于0；

公式(6)表示TC_ij＝-1表示子任务p_i不能够运输到工厂f_j，TC_ij＝0表示子任务p_i目前就在工厂f_j，所以运输成本为0，除以上两种情况，TC_ij0，即运输成本大于0；

公式(7)表示只有当s_ij＝1时，子任务p_i才选择是否在工厂f_j上执行，否则，x_ij＝0；

公式(8)表示如果子任务p_i不能运输到工厂f_j，即TC_ij＝-1，那么就不能选择工厂f_j来执行子任务p_i，即x_ij＝0。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5具体实现如下：

步骤S51、定义矩阵H＝U-EC-TC，u＝max{m,n}；如果n＜m，则给矩阵H添加m-n个虚拟子任务，如果nm，则添加n-m个虚拟工厂，如果n＝m，则无需添加虚拟工厂或者虚拟矩阵，得到一个u×u的矩阵C；

步骤S52、定义M为矩阵C中最大值，并定义一个u×u的矩阵E，让其每一个元素E_ij＝M-C_ij；经过转换，将最大化所有可选工厂的总利润问题换为最小化问题，即

步骤S53、矩阵E的每一行减去该行的最小值；

步骤S54、矩阵E的每一列减去该列的最小值；

步骤S55、寻找最少的直线来覆盖矩阵E中的0元素；如果最少直线数为l，且l＝u，那么，执行步骤S57，否则，执行步骤S56；

步骤S56、定义e为未被直线覆盖的元素中的最小值，所有未被覆盖的元素都减去这个最小值，在两条直线覆盖的相交处的元素加上e；返回步骤S55，重复执行步骤S55以及步骤S56直到l＝u；

步骤S57、寻找0元素最少的行或者列，选中该行中的0元素；用r表示被选中的0元素的行号，c表示列号，划掉第r行以及第c列的其他0元素，且令x_rc＝1；重复上述步骤，直到每一行每一列都有一个0元素被选中；最终每行每列中唯一的0元素就是对应的解。