一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法，該方法包括以下步驟：清理柔性工廠工作調(diào)度數(shù)據(jù)并生成事物數(shù)據(jù)庫(kù)；使用APriori算法挖掘事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的頻繁項(xiàng)：根據(jù)頻繁項(xiàng)生產(chǎn)直線設(shè)備布局方案。本發(fā)明的有益效果為：克服經(jīng)典的求解單行直線型布局過(guò)程中需要提供各種參數(shù)的問題。幫助車間在建設(shè)初期對(duì)設(shè)備布局進(jìn)行規(guī)劃?？朔私?jīng)典算法基于的假設(shè)是設(shè)備是被等概率使用的，在實(shí)際情況生產(chǎn)情況中，根據(jù)生產(chǎn)訂單工件是被批量的生產(chǎn)的，所以很少會(huì)出現(xiàn)單個(gè)工件獨(dú)占所有設(shè)備的情況，更普遍的情況是多個(gè)工件共享設(shè)備，多個(gè)工件并發(fā)的進(jìn)行生產(chǎn)。僅需要使用FJSP問題的調(diào)度結(jié)果，或者是已有的生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃即可完成布局問題。
【專利說(shuō)明】
-種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及工廠設(shè)備布局技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備 布局方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，因此降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn) 周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量及服務(wù)水平，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，成為目前企業(yè)所面臨的主要問題，為了 在競(jìng)爭(zhēng)中不被淘汰，企業(yè)不得不順應(yīng)市場(chǎng)的變化而做出相應(yīng)的調(diào)整，運(yùn)就牽設(shè)到制造資源 的合理安排與管理。在我國(guó)，很多老的制造企業(yè)里的生產(chǎn)設(shè)施布局嚴(yán)重阻礙了企業(yè)的經(jīng)濟(jì) 發(fā)展，但是由于資金、技術(shù)、±地、思想等各方面的原因又根本不可能拋棄舊的設(shè)施去另建 新的工廠，再說(shuō)運(yùn)也是一種巨大的浪費(fèi)，所W運(yùn)就需要有效的利用現(xiàn)有的設(shè)施，通過(guò)技術(shù)等 各方面對(duì)設(shè)施布局進(jìn)行調(diào)整規(guī)劃，因此設(shè)施布局的研究與規(guī)劃有著重大的研究意義和價(jià) 值。
[0003] 生產(chǎn)設(shè)施布局設(shè)計(jì)不僅僅包括新系統(tǒng)的形成還包括對(duì)舊系統(tǒng)的改進(jìn)。生產(chǎn)設(shè)施布 局的優(yōu)劣直接影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)率、質(zhì)量、成本、安全W及現(xiàn)場(chǎng)管理的有效性。生產(chǎn)設(shè)施的 合理布局有利于減小占用廠房或車間內(nèi)的面積，有利于增強(qiáng)生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性，使在制品順 楊流通，縮短工位與工位之間的物料運(yùn)送時(shí)間。國(guó)內(nèi)外資料表明，產(chǎn)品從原材料進(jìn)廠到出廠 在整個(gè)生產(chǎn)周期中處于加工檢驗(yàn)的時(shí)間只占整個(gè)生產(chǎn)周期的而處于停滯和搬運(yùn)的時(shí)間占 了運(yùn)嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，從費(fèi)用來(lái)看，總經(jīng)營(yíng)費(fèi)用的是物料搬運(yùn)費(fèi)用，合理的設(shè)施 布局可使物料搬運(yùn)費(fèi)用減少。由此可見合理的設(shè)施布局可為企業(yè)節(jié)約很大的成本。因此，從 經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)看，對(duì)制造系統(tǒng)的設(shè)施布局的優(yōu)化研究也是很有必要的。
[0004] 在研究生產(chǎn)設(shè)施布局問題中，單行設(shè)施布局問題是比較特殊的一種布局形式，它 是將所有的設(shè)備按照一定的要求安排在一行內(nèi)，滿足產(chǎn)品加工需求。常見的單行布局主要 有單行直線型單行布局，U型布局和半圓型布局S種。由于設(shè)施布局的組合特性，啟發(fā)式技 術(shù)是解決實(shí)際布局問題的最有效方法。遺傳算法被首次提出后，許多學(xué)者將遺傳算法應(yīng)用 在求解各種設(shè)備布局問題上。隨著對(duì)啟發(fā)式算法研究的不斷深入，陸續(xù)出現(xiàn)了蟻群算法、模 擬退火算法、禁忌捜索算法等各種算法在設(shè)施布局問題上的研究與應(yīng)用。單行直線型布局 問題是常見的一種布局形式，它是指將所有的設(shè)備按照一定的要求安排在一行內(nèi)，滿足產(chǎn) 品加工需求。運(yùn)種布局形式較W往的二次分配問題而言，帶有自身的復(fù)雜性。針對(duì)其布局特 點(diǎn)，采用搬運(yùn)總費(fèi)用最小作為衡量該種布局模型的優(yōu)化目標(biāo)。
[0005] 經(jīng)典算法雖然可W很好的求解布局最優(yōu)解，但模型要求提供的參數(shù)卻不易獲得。 特別是車間建成初期，由于無(wú)法獲得相關(guān)的設(shè)備間物流代價(jià)無(wú)法根據(jù)設(shè)備間物流代價(jià)矩陣 來(lái)求解最優(yōu)直線布局方案，所W傳統(tǒng)算法更適合用于對(duì)車間已有設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。另一方面， 經(jīng)典算法的設(shè)計(jì)均基于"設(shè)備等概率被使用"的假設(shè)，即：其獨(dú)立考慮了每個(gè)工件在獨(dú)占所 有設(shè)備的情況下的加工工藝路線圖，然而，在實(shí)際情況生產(chǎn)情況中，根據(jù)生產(chǎn)訂單工件是被 批量的生產(chǎn)的，所W很少會(huì)出現(xiàn)單個(gè)工件獨(dú)占所有設(shè)備的情況，更普遍的情況是多個(gè)工件 共享設(shè)備，多個(gè)工件并發(fā)的進(jìn)行生產(chǎn)。綜上所訴。在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境下，該假設(shè)常常無(wú)法滿 足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備 布局方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法，該方 法包括W下步驟：
[000引步驟1:清理柔性工廠工作調(diào)度數(shù)據(jù)并生成事物數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0009] 步驟2:使用APriori算法挖掘事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的頻繁項(xiàng)：
[0010] 步驟3:根據(jù)頻繁項(xiàng)生產(chǎn)直線設(shè)備布局方案；
[0011] 選擇若干頻繁項(xiàng)集，形成候選布局方案，要求運(yùn)些頻繁項(xiàng)集的并集為機(jī)器集，且頻 繁項(xiàng)集個(gè)數(shù)盡量小，首先選擇然后按照選擇與已選頻繁項(xiàng)集交集最小的最長(zhǎng)頻繁 項(xiàng)集的標(biāo)準(zhǔn)，選擇{M3}，合并運(yùn)個(gè)兩個(gè)集合后產(chǎn)生的頻繁項(xiàng)集為{Ml，M2，M3}，再次按照上述 標(biāo)準(zhǔn)選擇頻繁項(xiàng)集{M4}，再次合并后的頻繁項(xiàng)集為^1，12，13，14}，此時(shí)并集為機(jī)器集，停 止合并；
[0012] 調(diào)整布局方案中每個(gè)頻繁項(xiàng)中機(jī)器順序，將每個(gè)頻繁項(xiàng)內(nèi)的機(jī)器序列按事務(wù)數(shù)據(jù) 庫(kù)中出現(xiàn)頻度非降排序，所選的S個(gè)頻繁項(xiàng)中機(jī)器順序分別為{Ml，M2}，{M3}，{M4};
[0013] 調(diào)整布局方案中頻繁項(xiàng)集之間的順序，=個(gè)頻繁項(xiàng)的順序可能有6種及利用調(diào)度 解計(jì)算運(yùn)6個(gè)序列的編輯距離值如下
[0014] 步驟301: {Ml，M2}，{M3}，{M4}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{Ml，M2，M3，M4}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0，1，1，0,0,3,0，1，2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10;
[001引步驟302: {Ml，M2}，{M4}，{M3}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{Ml，M2，M4，M3}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0，1，2,0,0,2,0，1，1，0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為9;
[0016] 步驟303: {M3}，{Ml，M2}，{M4}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M3，M1，M2，M4}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0,1，2,0,2,2,0,3，1,0,1,1}，此機(jī)器序列的編輯距離為13;
[0017] 步驟304: {MW，{M4}，{Ml，M2}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M3，M4，M1，M2}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0，1，3,0,0，1，0，1，2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10;
[001引步驟305: {M4}，{M3}，{Ml，M2}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M4，M3，M1，M2}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0,1，2,0,0,2,0，1,3,0,1,1}，此機(jī)器序列的編輯距離為11;
[0019] 步驟306: {M4}，{Ml，M2}，{M3}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M4，M1，M2，M3}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0，1，1，0,0，1，0,3,2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10;
[0020] 通過(guò)比較每個(gè)機(jī)器序列的編輯距離，距離最小的是方案步驟302為9,即最優(yōu)的機(jī) 器序列為{M1，M2，M4，M3}。
[0021] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟1包括：
[0022] 順序掃描FJSP(柔性作業(yè)工廠調(diào)度問題的）調(diào)度結(jié)果集，針對(duì)每條柔性作業(yè)調(diào)度結(jié) 果元組，檢查事物數(shù)據(jù)庫(kù)是否存在信息缺失，對(duì)信息缺失的結(jié)果元組，將其從事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中 移除，檢查每條結(jié)果元組是否能構(gòu)成任務(wù)的可行解，若不能，通過(guò)檢查刪除該調(diào)度結(jié)果元 組；
[0023] W設(shè)定轉(zhuǎn)換規(guī)則，將每條柔性作業(yè)調(diào)度結(jié)果元組轉(zhuǎn)換為事務(wù)數(shù)據(jù)表中的若干元 組，事務(wù)數(shù)據(jù)表為二維表包含事務(wù)ID屬性和事務(wù)項(xiàng)屬性;結(jié)果集為 M4-〉M4-〉M1}，{J3:M3-〉M4-〉M2}，{M2-〉M1-〉M2}，通過(guò)檢查，將每條柔性作業(yè)調(diào)度結(jié)果元組 轉(zhuǎn)換為事務(wù)數(shù)據(jù)表中的若干元組。
[0024] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)換規(guī)則為：
[0025] 步驟A:讀取一條調(diào)度結(jié)果集，獲得當(dāng)前調(diào)度結(jié)果集中的工件集合和當(dāng)前調(diào)度結(jié)果 集對(duì)應(yīng)調(diào)度編碼，所述調(diào)度編碼包括工件碼和機(jī)器碼；
[0026] 步驟B:在當(dāng)前工件集合中取出一個(gè)工件，為當(dāng)前工件新建一個(gè)事務(wù)元組，并分配 一個(gè)唯一的事務(wù)ID號(hào)；
[0027] 步驟C:根據(jù)當(dāng)前調(diào)度結(jié)果集中的機(jī)器碼獲得在當(dāng)前調(diào)度結(jié)果中當(dāng)前工件的機(jī)器 序列項(xiàng)集，并將該機(jī)器序列項(xiàng)集寫入事務(wù)項(xiàng)屬性。
[0028] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，重復(fù)步驟B和步驟C，直到當(dāng)前工件集為空；
[0029] 若所有調(diào)度信息都處理完則結(jié)束轉(zhuǎn)換，否則跳轉(zhuǎn)到步驟A中。
[0030] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟2包括：
[0031] 步驟20,順序掃描步驟1所得的事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)最小支持度獲得頻繁一項(xiàng)機(jī)器 集;所述頻繁一項(xiàng)機(jī)器集為在事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn)的事務(wù)數(shù)大于最小支持度技術(shù)的機(jī)器的集 合；
[0032] 步驟21，根據(jù)頻繁K項(xiàng)機(jī)器集生成頻繁K+1項(xiàng)候選機(jī)器集；
[0033] 步驟22,順序掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)判斷K+1項(xiàng)候選機(jī)器集中的每個(gè)候選項(xiàng)，檢查其是 否大于最小支持度計(jì)數(shù)，若不大于則刪除，從而獲得K+1項(xiàng)頻繁機(jī)器集；
[0034] 步驟23,若不再產(chǎn)生新的頻繁項(xiàng)集，則結(jié)束，否則重復(fù)步驟(21)和步驟(22)。
[0035] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，步驟22包括：
[0036] 將K頻繁項(xiàng)集中的條目?jī)蓛蛇B接生成候選的K+1項(xiàng)條目，每次連接，需連接前K-I項(xiàng) 相同的兩個(gè)條目；
[0037] 當(dāng)生成完成所有的候選項(xiàng)后，W先生成的K+1項(xiàng)集的任意規(guī)模為K的子集必須在K 頻繁項(xiàng)集中為剪枝原則進(jìn)行剪枝。
[0038] 本發(fā)明的有益效果為:克服經(jīng)典的求解單行直線型布局過(guò)程中需要提供各種參數(shù) (如設(shè)備間物流量矩陣參數(shù)）的問題。運(yùn)可W幫助車間在建設(shè)初期對(duì)設(shè)備布局進(jìn)行規(guī)劃。克 服了經(jīng)典算法基于的假設(shè)是設(shè)備是被等概率使用的，即：其獨(dú)立考慮了每個(gè)工件在獨(dú)占所 有設(shè)備的情況下的加工工藝路線圖。然而，在實(shí)際情況生產(chǎn)情況中，根據(jù)生產(chǎn)訂單工件是被 批量的生產(chǎn)的，所W很少會(huì)出現(xiàn)單個(gè)工件獨(dú)占所有設(shè)備的情況，更普遍的情況是多個(gè)工件 共享設(shè)備，多個(gè)工件并發(fā)的進(jìn)行生產(chǎn)。僅需要使用FJSP問題的調(diào)度結(jié)果，或者是已有的生產(chǎn) 調(diào)度計(jì)劃即可完成布局問題。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法的流程圖。
[0040] 圖2為本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法的流程圖。
[0041] 圖3位本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法的柔性作業(yè)調(diào)度元組 圖。
[0042] 圖4位本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法的調(diào)度解的甘特圖。
[0043] 圖5位本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法的AP算法求解頻繁機(jī)器 集過(guò)程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 如圖1-5所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法， 分為下列=個(gè)步驟。
[0045] 步驟1、清理柔性工廠作業(yè)調(diào)度數(shù)據(jù)集并生成事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0046] 步驟2、使用APriori算法挖掘事務(wù)數(shù)據(jù)中的頻繁項(xiàng)；
[0047] 步驟3、根據(jù)頻繁項(xiàng)生產(chǎn)直線設(shè)備布局方案；
[0048] 選擇若干頻繁項(xiàng)集，形成候選布局方案，要求運(yùn)些頻繁項(xiàng)集的并集為機(jī)器集，且頻 繁項(xiàng)集個(gè)數(shù)盡量小，首先選擇然后按照選擇與已選頻繁項(xiàng)集交集最小的最長(zhǎng)頻繁 項(xiàng)集的標(biāo)準(zhǔn)，選擇{M3}，合并運(yùn)個(gè)兩個(gè)集合后產(chǎn)生的頻繁項(xiàng)集為{Ml，M2，M3}，再次按照上述 標(biāo)準(zhǔn)選擇頻繁項(xiàng)集{M4}，再次合并后的頻繁項(xiàng)集為^1，12，13，14}，此時(shí)并集為機(jī)器集，停 止合并；
[0049] 調(diào)整布局方案中每個(gè)頻繁項(xiàng)中機(jī)器順序，將每個(gè)頻繁項(xiàng)內(nèi)的機(jī)器序列按事務(wù)數(shù)據(jù) 庫(kù)中出現(xiàn)頻度非降排序，所選的S個(gè)頻繁項(xiàng)中機(jī)器順序分別為{Ml，M2}，{M3}，{M4};
[0050] 調(diào)整布局方案中頻繁項(xiàng)集之間的順序，S個(gè)頻繁項(xiàng)的順序可能有6種及利用調(diào)度 解計(jì)算運(yùn)6個(gè)序列的編輯距離值如下
[0051 ] 步驟301: {Ml，M2}，{M3}，{M4}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{Ml，M2，M3，M4}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0，1，1，0,0,3,0，1，2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10;
[0052] 步驟302: {Ml，M2}，{M4}，{M3}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{Ml，M2，M4，M3}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0，1，2,0,0,2,0，1，1，0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為9;
[0053] 步驟303: {M3}，{Ml，M2}，{M4}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M3，M1，M2，M4}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0,1，2,0,2,2,0,3，1,0,1,1}，此機(jī)器序列的編輯距離為13;
[0054] 步驟304: {M3}，{M4}，{Ml，M2}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M3，M4，M1，M2}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0，1，3,0,0，1，0，1，2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10;
[0055] 步驟305: {M4}，{M3}，{Ml，M2}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M4，M3，M1，M2}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0,1，2,0,0,2,0，1,3,0,1,1}，此機(jī)器序列的編輯距離為11;
[0056] 步驟306: {M4}，{Ml，M2}，{M3}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M4，M1，M2，M3}，每個(gè)工序步驟 的編輯距離為{0，1，1，0,0，1，0,3,2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10;
[0057] 通過(guò)比較每個(gè)機(jī)器序列的編輯距離，距離最小的是方案步驟302為9,即最優(yōu)的機(jī) 器序列為{M1，M2，M4，M3}。
[0058] 本發(fā)明可有效提高設(shè)備直線型布局問題求解的時(shí)間效率，并能從一定程度上提高 解的質(zhì)量。下面展開具體說(shuō)明。
[0059] 對(duì)于步驟1，主要完成數(shù)據(jù)預(yù)處理的工作。產(chǎn)生事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)是其主要工作。步驟 (11)順序掃描FJSP的結(jié)果集，針對(duì)每條柔性作業(yè)調(diào)度結(jié)果元組，檢查其是否存在信息缺失， 并檢查其是否能構(gòu)成任務(wù)的可行解，若不能通過(guò)檢查就刪除該調(diào)度結(jié)果元組；結(jié)果集為 {Jl :M1-〉M2-〉M3}，{J2:M4-〉M4-〉M1}，{J3 :M3-〉M4-〉M2}，{M2-〉M1-〉M2}，通過(guò)檢查，將每條
[0061] 柔性作業(yè)調(diào)度結(jié)果元組轉(zhuǎn)換為事務(wù)數(shù)據(jù)表中的若干元組。[0060] 事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)表
[0062]
[0063] 步驟(12)對(duì)每條柔性作業(yè)調(diào)度結(jié)果轉(zhuǎn)換為事務(wù)數(shù)據(jù)表中的若干元組。事務(wù)數(shù)據(jù)表 為二維表包含事務(wù)ID屬性和事務(wù)項(xiàng)屬性。轉(zhuǎn)換規(guī)則描述如下。步驟(121)讀取一條調(diào)度結(jié)果 集，并獲得當(dāng)前結(jié)果集中的工件集合和當(dāng)前調(diào)度結(jié)果集對(duì)應(yīng)的調(diào)度編碼（工件碼和機(jī)器 碼)。
[0064] 步驟(122)從當(dāng)前工件集中取出一個(gè)工件，為當(dāng)前工件，新建一個(gè)事
[0065] 務(wù)元組，并分配一個(gè)唯一的事務(wù)id號(hào)；步驟（123)根據(jù)當(dāng)前調(diào)度結(jié)果中的機(jī)器碼獲 得在當(dāng)前調(diào)度結(jié)果中當(dāng)前工件的機(jī)器序列項(xiàng)集，并將該項(xiàng)集寫入事務(wù)項(xiàng)屬性;步驟(124)重 復(fù)步驟（122)和步驟（123)直到當(dāng)前工件集為空；步驟（125)若所有調(diào)度信息都處理完則步 驟(12)結(jié)束，否則跳轉(zhuǎn)步驟(121)。
[0066] 對(duì)于步驟(2)，主要完成數(shù)據(jù)挖掘工作，通過(guò)對(duì)事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)(根據(jù)已有的生產(chǎn)調(diào)度 信息轉(zhuǎn)換而來(lái))進(jìn)行頻繁項(xiàng)挖掘，可W獲得指導(dǎo)信息。為了挖掘頻繁項(xiàng)，主要使用APriori算 法進(jìn)行，保留極大頻繁項(xiàng)集。
[0067] 在Apriori算法中，尋找最大頻繁項(xiàng)目集的基本思想是:算法需要對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行多 步處理，第一步，簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)所有含一個(gè)元素項(xiàng)目集出現(xiàn)的頻率，并找出那些不小于最小支持 度的項(xiàng)目集，即一維最大項(xiàng)目集，從第二步開始循環(huán)處理直到再?zèng)]有最大項(xiàng)目集生成，循環(huán) 過(guò)程是:第k步中，根據(jù)第k-1步生成的化-1)維最大項(xiàng)目集產(chǎn)生k維侯選項(xiàng)目集，然后對(duì)數(shù)據(jù) 庫(kù)進(jìn)行捜索，得到侯選項(xiàng)目集的項(xiàng)集支持度，與最小支持度比較，從而找到k維最大項(xiàng)目集， APriori算法的核屯、思想是:若某K+1項(xiàng)集為頻繁的，則其任意K項(xiàng)子集必然也是頻繁的；若 某K項(xiàng)集是不頻繁的，則其任意K+1項(xiàng)超集是不頻繁的。
[0068] 下面就具體細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。
[0069] 步驟(20)順序掃描步驟（1)所得的事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)最小支持度獲得頻繁的一項(xiàng) 機(jī)器集。所謂頻繁一項(xiàng)機(jī)器集是指在事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn)的事務(wù)數(shù)大于最小支持度技術(shù)的機(jī) 器的集合。
[0070] 步驟(21)根據(jù)頻繁K項(xiàng)機(jī)器集生成頻繁K+1項(xiàng)候選機(jī)器集。
[0071] 步驟(22)順序掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)判斷K+1項(xiàng)候選機(jī)器集中的每個(gè)候選項(xiàng)，檢查其 是否大于最小支持度計(jì)數(shù)，若不大于則刪除，從而獲得K+1項(xiàng)頻繁機(jī)器集。
[0072] 步驟(23)若不再產(chǎn)生新的頻繁項(xiàng)集，則算法結(jié)束，否則重復(fù)步驟(21)和步驟(22)。
[0073] 下面針對(duì)步驟(22)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0074] 通過(guò)K頻繁項(xiàng)集生成K+1頻繁項(xiàng)集分為連接和剪枝兩個(gè)步驟。連接步驟中，將K頻繁 項(xiàng)集中的條目?jī)蓛蛇B接生成候選的K+1項(xiàng)條目，每次連接前K-I項(xiàng)相同的兩個(gè)條目，當(dāng)生成 完成所有的候選項(xiàng)后可W通過(guò)剪枝策略來(lái)進(jìn)行剪枝，剪枝依靠的原則是任何頻繁項(xiàng)集的子 集必頻繁，所W先生成的K+1項(xiàng)集的任意規(guī)模為K的子集必須在K頻繁項(xiàng)集中。
[0075] 對(duì)于步驟(3)，利用步驟(2)產(chǎn)生的頻繁項(xiàng)集來(lái)產(chǎn)生機(jī)器布局方案。該過(guò)程主要設(shè) 及兩個(gè)步驟。
[0076] 步驟(31)選擇若干頻繁項(xiàng)集，形成候選布局方案。要求運(yùn)些頻繁項(xiàng)集的并集為機(jī) 器集，且頻繁項(xiàng)集個(gè)數(shù)盡量小。運(yùn)是一個(gè)集合覆蓋問題，采用如下的貪屯、策略:每次選擇與 已選頻繁項(xiàng)集交集最小的最長(zhǎng)頻繁項(xiàng)集，直到并集為機(jī)器集。
[0077] 步驟(32)調(diào)整布局方案中每個(gè)頻繁項(xiàng)中機(jī)器順序。將每個(gè)頻繁項(xiàng)調(diào)整為事務(wù)數(shù)據(jù) 庫(kù)中出現(xiàn)頻度最高的順序。
[0078] 步驟(33)調(diào)整布局方案中頻繁項(xiàng)集之間的順序。隨機(jī)產(chǎn)生頻繁項(xiàng)集的一個(gè)序列， 利用事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算該序列的編輯距離值，反復(fù)多次選擇最優(yōu)方案即為所得。
[0079] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可W有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟1:清理柔性工廠工作調(diào)度數(shù)據(jù)并生成事物數(shù)據(jù)庫(kù)； 步驟2:使用APriori算法挖掘事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的頻繁項(xiàng)： 步驟3:根據(jù)頻繁項(xiàng)生產(chǎn)直線設(shè)備布局方案； 選擇若干頻繁項(xiàng)集，形成候選布局方案，要求這些頻繁項(xiàng)集的并集為機(jī)器集，且頻繁項(xiàng) 集個(gè)數(shù)盡量小，首先選擇{Ml，M2}，然后按照選擇與已選頻繁項(xiàng)集交集最小的最長(zhǎng)頻繁項(xiàng)集 的標(biāo)準(zhǔn)，選擇{M3}，合并這個(gè)兩個(gè)集合后產(chǎn)生的頻繁項(xiàng)集為{Ml，M2，M3}，再次按照上述標(biāo)準(zhǔn) 選擇頻繁項(xiàng)集{14}，再次合并后的頻繁項(xiàng)集為{11^2,3,4}，此時(shí)并集為機(jī)器集，停止合 并； 調(diào)整布局方案中每個(gè)頻繁項(xiàng)中機(jī)器順序，將每個(gè)頻繁項(xiàng)內(nèi)的機(jī)器序列按事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中 出現(xiàn)頻度非降排序，所選的三個(gè)頻繁項(xiàng)中機(jī)器順序分別為{Ml，M2}，{M3}，{M4}; 調(diào)整布局方案中頻繁項(xiàng)集之間的順序，三個(gè)頻繁項(xiàng)的順序可能有6種及利用調(diào)度解計(jì) 算這6個(gè)序列的編輯距離值如下； 步驟301: {Ml，M2}，{M3}，{M4}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{Ml，M2，M3，M4}，每個(gè)工序步驟的編 輯距離為{0，1，1，0,0,3,0，1，2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10; 步驟302: {Ml，M2}，{M4}，{M3}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{Ml，M2，M4，M3}，每個(gè)工序步驟的編 輯距離為{0，1，2,0,0,2,0，1，1，0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為9; 步驟303: {M3}，{Ml，M2}，{M4}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M3，M1，M2，M4}，每個(gè)工序步驟的編 輯距離為{0，1，2,0,2,2,0,3，1，0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為13; 步驟304: {M3}，{M4}，{Ml，M2}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M3，M4，M1，M2}，每個(gè)工序步驟的編 輯距離為{0，1，3,0,0，1，0，1，2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10; 步驟305: {M4}，{M3}，{Ml，M2}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M4，M3，M1，M2}，每個(gè)工序步驟的編 輯距離為{0，1，2,0,0,2,0，1，3,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為11; 步驟306: {M4}，{Ml，M2}，{M3}，產(chǎn)生的機(jī)器序列為{M4，M1，M2，M3}，每個(gè)工序步驟的編 輯距離為{0，1，1，0,0，1，0,3,2,0，1，1}，此機(jī)器序列的編輯距離為10; 通過(guò)比較每個(gè)機(jī)器序列的編輯距離，距離最小的是方案步驟302為9,即最優(yōu)的機(jī)器序 列為{M1，M2，M4，M3}。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法，其特征在于， 在步驟1包括： 順序掃描FJSP調(diào)度結(jié)果集，針對(duì)每條柔性作業(yè)調(diào)度結(jié)果元組，檢查事物數(shù)據(jù)庫(kù)是否存 在信息缺失，對(duì)信息缺失的結(jié)果元組，將其從事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中移除，檢查每條結(jié)果元組是否能 構(gòu)成任務(wù)的可行解，若不能，通過(guò)檢查刪除該調(diào)度結(jié)果元組； 以設(shè)定轉(zhuǎn)換規(guī)則，將每條柔性作業(yè)調(diào)度結(jié)果元組轉(zhuǎn)換為事務(wù)數(shù)據(jù)表中的若干元組，事 務(wù)數(shù)據(jù)表為二維表包含事務(wù)ID屬性和事務(wù)項(xiàng)屬性；結(jié)果集為{Jl:Ml->M2->M3}，{J2:M4-> M4->M1}，{J3:M3->M4->M2}，{M2->M1->M2}，通過(guò)檢查，將每條柔性作業(yè)調(diào)度結(jié)果元組轉(zhuǎn)換 為事務(wù)數(shù)據(jù)表中的若干元組。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法，其特征在于:所述轉(zhuǎn) 換規(guī)則為： 步驟A:讀取一條調(diào)度結(jié)果集，獲得當(dāng)前調(diào)度結(jié)果集中的工件集合和當(dāng)前調(diào)度結(jié)果集對(duì) 應(yīng)調(diào)度編碼，所述調(diào)度編碼包括工件碼和機(jī)器碼； 步驟B:在當(dāng)前工件集合中取出一個(gè)工件，為當(dāng)前工件新建一個(gè)事務(wù)元組，并分配一個(gè) 唯一的事務(wù)ID號(hào)； 步驟C:根據(jù)當(dāng)前調(diào)度結(jié)果集中的機(jī)器碼獲得在當(dāng)前調(diào)度結(jié)果中當(dāng)前工件的機(jī)器序列 項(xiàng)集，并將該機(jī)器序列項(xiàng)集寫入事務(wù)項(xiàng)屬性。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法，其特征在于： 重復(fù)步驟B和步驟C，直到當(dāng)前工件集為空； 若所有調(diào)度信息都處理完則結(jié)束轉(zhuǎn)換，否則跳轉(zhuǎn)到步驟A中。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法，其特征在于： 在步驟2包括： 步驟20，順序掃描步驟1所得的事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)最小支持度獲得頻繁一項(xiàng)機(jī)器集;所 述頻繁一項(xiàng)機(jī)器集為在事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn)的事務(wù)數(shù)大于最小支持度技術(shù)的機(jī)器的集合； 步驟21，根據(jù)頻繁K項(xiàng)機(jī)器集生成頻繁K+1項(xiàng)候選機(jī)器集； 步驟22,順序掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)判斷K+1項(xiàng)候選機(jī)器集中的每個(gè)候選項(xiàng)，檢查其是否大 于最小支持度計(jì)數(shù)，若不大于則刪除，從而獲得K+1項(xiàng)頻繁機(jī)器集； 步驟23,若不再產(chǎn)生新的頻繁項(xiàng)集，則結(jié)束，否則重復(fù)步驟(21)和步驟(22)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于數(shù)據(jù)挖掘制造業(yè)工廠設(shè)備布局方法，其特征在于:步驟22 包括： 將K頻繁項(xiàng)集中的條目?jī)蓛蛇B接生成候選的K+1項(xiàng)條目，每次連接，需連接前K-I項(xiàng)相同 的兩個(gè)條目； 當(dāng)生成完成所有的候選項(xiàng)后，以先生成的K+1項(xiàng)集的任意規(guī)模為K的子集必須在K頻繁 項(xiàng)集中為剪枝原則進(jìn)行剪枝。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK105955209SQ201610264061
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】帖軍, 毛騰躍, 孫翀, 王江晴, 雷建云
【申請(qǐng)人】中南民族大學(xué)