一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法技术

一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法，属于客车生产工艺技术领域。通过预测客车将折返执行可重入工序的工位上加工的客车发生变化情况，即折返执行可重入工序所对应缓冲区资源释放概率，在排产过程中为执行可重入工序的客车将折返要进入的缓冲区动态预留容量，使得将执行可重入工序的客车能够顺利折返进入到有限缓冲区中，不会滞留在其当前工位中，从而使得该工位出现阻塞的概率下降，降低因客车争夺缓冲区资源而导致严重连续阻塞现象对生产进程的影响，降低生产过程中死锁现象发生的概率，从而保证了客车涂装车间生产进程能够顺利的进行。

A Dynamic Capacity Reservation Method for Finite Buffer Zone in Coating Workshop of Passenger Cars with Reentry Procedure

【技术实现步骤摘要】
一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法
本专利技术涉及一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法，属于客车生产工艺
技术背景定制化的生产方式带来客车工艺流程的差异，并且客车生产周期较长，需要大量的缓冲区车位来临时停放等待加工的客车。在实际生产过程中，由于客车属于大体积在制品，客车生产线上只能设置车位数量有限的缓冲区，导致车间的提供产能与生产任务的需求产能不能很好地匹配，当两者的匹配关系出现波动的时候，缓冲区中存储的客车数量易到达容量的上限，客车在上一道工序加工完成后，不能进入缓冲区，客车只能在当前工位上等待缓冲区释放，这会导致生产过程出现阻塞现象，进而增大生产过程中不确定性。当生产任务的工艺流程中存在可重入工序时，会导致车间的生产负荷成倍增加，提高了客车制造车间生产管控的复杂度，进一步增加了生产过程的不确定性。在客车制造过程中，客车车体上喷绘的不同彩条图案是企业技术人员事先依据彩条模板复杂程度，将彩条分解成多种颜色，每经过一遍″贴彩条″、″喷漆″、″烘漆″工序喷绘一种颜色，经过多遍喷绘形成整体图案，所以客车涂装车间多遍彩条工序段是一种典型的可重入生产阶段。在具有可重入工序的客车涂装车间中，执行可重入工序的客车具有需重新插入到待加工队列中的特点，如果执行可重入工序的客车将折返进入的缓冲区容量已达到上限时，该缓冲区的上一道工序中的完工客车也不能进入该缓冲区，从而使得该缓冲区之前的生产环节出现阻塞现象，同时，要执行可重入工序的客车因检测到要进入的缓冲区中已没有剩余容量，则该客车继续停留在当前工位中，导致其所在工位也不能及时释放，使得本应进入该工位的客车无法进行正常的生产加工，从而使得该缓冲区之后的生产环节出现阻塞现象，进而形成连锁的生产阻塞，导致整个生产过程发生死锁现象，严重影响正常生产进程，有限缓冲区的存在和可重入工序的存在会导致连续加工的客车之间产生较高的祸合性，如果具有重入工序的客车数量增加，则会进一步增大死锁现象出现的概率，严重的情况下会导致生产过程完全停滞，制造过程无法进行，极大的增加了企业的生产管理组织的难度。如果执行可重入工序的客车将折返要进入的缓冲区能够为需执行可重入工序的客车提前预留容量，则将执行可重入工序的客车不会因为客车折返执行可重入工序的缓冲区达到其容量上限而滞留在其当前工位中，客车将折返执行重入工序的缓冲区可以接收该客车，从而使得已完成客车加工任务的工位出现阻塞的概率下降，进而可以降低死锁现象出现的概率。为了解决这一问题，我国专利技术专利，专利号为CN103927689A的″一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法″，公开了一种基于拉式规则的调度控制方法。该方法针对因可重入工序与非可重入工序之间缺乏制造协同的问题进行了研究，通过基于拉式规则的调度控制方法实现可重入工序与非可重入工序之间良好协同制造，降低了可重入型制造系统中阻塞现象发生的概率。但该方法仅针对具有无限缓冲区的生产车间进行了研究，未考虑到生产车间中缓冲区有限的情况。对于制造车间生产过程中出现生产堵塞甚至死锁现象，学术文章中常采用动态调整缓冲区容量或增设公共缓冲区的方法解决，但是对于实际的客车制造车间，客车生产线一旦被建设完成，其工序间的缓冲区容量就基本上被固定下来，同时客车进出生产线上设置的公共缓冲区会增加客车的转运时间，进而影响总完工时间，所以动态调整缓冲区容量或增设公共缓冲区的方法在实际工程应用中受到诸多条件的限制，因此当前对于具有可重入工序和缓冲区容量受限的客车生产过程中出现的生产阻塞和死锁现象，尚无有效的解决方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法，通过预测客车将折返执行可重入工序的工位上加工的客车发生变化情况，即折返执行可重入工序所对应缓冲区资源释放概率，在排产过程中为执行可重入工序的客车将折返要进入的缓冲区动态预留容量，使得将执行可重入工序的客车能够顺利折返进入到有限缓冲区中，不会滞留在其当前工位中，从而使得该工位出现阻塞的概率下降，降低因客车争夺缓冲区资源而导致严重连续阻塞现象对生产进程的影响，降低生产过程中死锁现象发生的概率，从而保证了客车涂装车间生产进程能够顺利的进行。为实现上述目的，本专利技术解决技术问题的技术方案是：步骤1：建立基于客车涂装车间历史生产数据的马尔科夫状态转移矩阵，用于预测可重入工序OperrmU所对应缓冲区bu资源释放概率，为缓冲区容量预留做好准备。通过分析客车涂装车间的生产历史数据，建立在单位时间t′内客车将折返执行可重入工序Operj(j＝rmU)的各工位转移概率矩阵Py(y＝1...MU)。其中表示在单位时间t′的开始时刻，工位WSU，ku上加工的客车未发生变化，但是经过单位时间t′之后，工位上加工的客车未改变的概率。表示在单位时间t′的开始时刻，工位WSU，ku上加工的客车未发生变化，但是经过单位时间t′之后，工位上加工的客车改变的概率。表示在单位时间t′的开始时刻，工位WSU，ku上加工的客车发生变化，但是经过单位时间t′之后，工位上加工的客车未改变的概率。表示在单位时间t′的开始时刻，工位WSU，ku上加工的客车发生变化，但是经过单位时间t′之后，工位上加工的客车改变的概率。MU表示客车折返执行的可重入工序Operj(j＝rmU)的最大并行工位数；与表示在单位时间t′的开始时刻，该工位加工客车未发生或者发生变化的情况下，经过单位时间t′之后，工位上加工的客车改变，即在单位时间t′内必定出现工位空闲使得存放在可重入工序OperrmU所对应缓冲区bu中的客车能够进入该工位进行加工，同时，缓冲区资源释也随之释放。因此，可以看作在不同情况下，单位时间t′内缓冲区资源释放概率。步骤2：判断是否启动执行有限缓冲区动态容量预留方法，当具有可重入工序的有限缓冲区客车涂装车间生产过程进行到t时刻，生产运行状态如图1所示。如果符合以下条件，则执行步骤3，计算缓冲区资源释放概率。①在t时刻，来自非可重入工序段的完工客车Jnrm要进入工序OperrmU的缓冲区bu；②在t时刻，工序OperrmU的缓冲区bu存放客车数小于缓冲区bu容量上限BZSU，且即在t时刻，工序OperrmU的缓冲区剩余容量只能存放一个工件；③在t时刻，客车折返执行可重入生产工序OperrmU的工位均处于被占用状态；④在t时刻，可重入工序OperrmD的工位上存在需要再次遍历可重入工序段的客车；⑤在满足上述4个条件的基础上，如果可重入工序OperrmU的工位上最先完工的客车JU的完工时间小于可重入生产工序OperrmD中最先完工的客车JD的完工的时间t2，则执行有限缓冲区容量预留方法后续的操作。其中，可重入工序OperrmU中最先完工的客车进入缓冲区bd的时间为t1(t1≥t)，因为在缓冲区容量受限的条件下可能出现阻塞现象，所以会出现客车JU完工后仍滞留在其加工工位上的情况，可重入工序OperrmU中最先完工的客车JU进入缓冲区bd的时间t1大于等于可重入工序OperrmD中最先完工的客车JD的完工的时间为t2。如果不满足上述条件，则无需执行有限缓冲区容量预留方法后续的操作。如图1所示。步骤3：通过预测客车将折返执行可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法，其特征在于：所述方法依次含有以下步骤为：步骤1：建立基于客车涂装车间历史生产数据的马尔科夫状态转移矩阵，用于预测可重入工序OperrmU所对应缓冲区bu资源释放概率，为缓冲区容量预留做好准备；步骤2：判断是否启动执行有限缓冲区动态容量预留方法，当具有可重入工序的有限缓冲区客车涂装车间生产过程进行到t时刻，如果符合条件，则执行步骤3.1，计算缓冲区资源释放概率；如果不满足上述条件，则无需执行有限缓冲区容量预留方法后续的操作；步骤3：通过预测客车将折返执行可重入工序的工位上加工客车的变化情况，即缓冲区资源释放概率，来判断其对应缓冲区剩余容量是否为重入的客车预留；步骤3.1：通过计算客车折返执行可重入工序的工位上加工的客车发生变化的概率，得到在未来t2时刻缓冲区bu资源释放概率；步骤3.2：通过步骤3.1得出缓冲区资源释放概率来确定客车将折返执行可重入工序所对应的缓冲区是否要为该客车预留剩余容量，步骤4：判断是否需要在步骤3.2的结果上加入偏差补偿措施；步骤5：根据步骤3.2和步骤4的判断结果，确定是否执行缓冲区为重入的客车预留容量操作。...

【技术特征摘要】
1.一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法，其特征在于：所述方法依次含有以下步骤为：步骤1：建立基于客车涂装车间历史生产数据的马尔科夫状态转移矩阵，用于预测可重入工序OperrmU所对应缓冲区bu资源释放概率，为缓冲区容量预留做好准备；步骤2：判断是否启动执行有限缓冲区动态容量预留方法，当具有可重入工序的有限缓冲区客车涂装车间生产过程进行到t时刻，如果符合条件，则执行步骤3.1，计算缓冲区资源释放概率；如果不满足上述条件，则无需执行有限缓冲区容量预留方法后续的操作；步骤3：通过预测客车将折返执行可重入工序的工位上加工客车的变化情况，即缓冲区资源释放概率，来判断其对应缓冲区剩余容量是否为重入的客车预留；步骤3.1：通过计算客车折返执行可重入工序的工位上加工的客车发生变化的概率，得到在未来t2时刻缓冲区bu资源释放概率；步骤3.2：通过步骤3.1得出缓冲区资源释放概率来确定客车将折返执行可重入工序所对应的缓冲区是否要为该客车预留剩余容量，步骤4：判断是否需要在步骤3.2的结果上加入偏差补偿措施；步骤5：根据步骤3.2和步骤4的判断结果，确定是否执行缓冲区为重入的客车预留容量操作。2.根据权利要求1所述一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法，其特征在于：通过分析客车涂装车间的生产历史数据，建立在单位时间t′内客车将折返执行可重入工序Operj(j＝rmU)的各工位转移概率矩阵Py(y＝1…MU)。其中表示在单位时间t′的开始时刻，工位WSU，ku上加工的客车未发生变化，但是经过单位时间t′之后，工位上加工的客车未改变的概率；表示在单位时间t′的开始时刻，工位WSU，ku上加工的客车未发生变化，但是经过单位时间t′之后，工位上加工的客车改变的概率；表示在单位时间t′的开始时刻，工位WSU，ku上加工的客车发生变化，但是经过单位时间t′之后，工位上加工的客车未改变的概率；表示在单位时间t′的开始时刻，工位WSU，ku上加工的客车发生变化，但是经过单位时间t′之后，工位上加工的客车改变的概率；MU表示客车折返执行的可重入工序Operj(j＝rmU)的最大并行工位数；与表示在单位时间t′的开始时刻，该工位加工客车未发生或者发生变化的情况下，经过单位时间t′之后，工位上加工的客车改变，即在单位时间t′内必定出现工位空闲使得存放在可重入工序OperrmU所对应缓冲区bu中的客车能够进入该工位进行加工，同时，缓冲区资源释也随之释放。因此，可以看作在不同情况下，单位时间t′内缓冲区资源释放概率。3.根据权利要求1所述一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法，其特征在于：当具有可重入工序的有限缓冲区客车涂装车间生产过程进行到t时刻，生产运行状态如图1所示，如果符合以下条件，则执行步骤3，计算缓冲区资源释放概率；在t时刻，来自非可重入工序段的完工客车Jnrm要进入工序OperrmU的缓冲区bu；在t时刻，工序OperrmU的缓冲区bu存放客车数小于缓冲区bu容量上限BZSU，且即在t时刻，工序OperrmU的缓冲区剩余容量只能存放一个工件；在t时刻，客车折返执行可重入生产工序OperrmU的工位均处于被占用状态；在t时刻，可重入工序OperrmD的工位上存在需要再次遍历可重入工序段的客车；在满足上述4个条件的基础上，如果可重入工序OperrmU的工位上最先完工的客车JU的完工时间小于可重入生产工序OperrmD中最先完工的客车JD的完工的时间t2，则执行有限缓冲区容量预留方法后续的操作。4.根据权利要求1所述一种在具有可重入工序的客车涂装车间中有限缓冲区动态容量预留方法，其特征在于：在t时刻，通过马尔科夫预测法预测t2时刻，可重入工序OperrmU的并行工位上的最先完工的客车JU所在工位WSU，ku上加工的客车发生变化的概率P2(即预测t2时刻工位WSU，ku加工不同客车的概率)与工位WSU，ku上加工客车未发生变化，一直处于被同一辆客车占用状态的概率P1。假设t2时刻工位WSU，ku加工不同客车，可知在t2时刻之前，存放在可重入工序OperrmU对应缓冲区bu中客车进入可重入工序OperrmU的工位WSU，ku中，则缓冲区资源也随之释放，在t2时刻可重入工序OperrmD中最先完工的客车JD准备进入缓冲区bu时，缓冲区bu存在剩余容量。因此，WSU，ku加工不同客车的概率P2等价于缓冲区bu资源释放的概率。通过求得预测t2时刻工位WSU，ku加工不同客车的概率P2进而获取缓冲区bu资源释放的概率(即t2时刻，工位WSU，ku加工不同客车概率P2)，进而动态判断缓冲区bu剩余容量是否为客车JD预留，降低因客车Jnrm与JD间争夺缓冲区资源而产生死锁现象的概率，通过概率统计的方法计算t时刻在单位时间t′内该工位加工的客车变化的概率a2，S0＝(a1，a2)，(a1+a2＝1)(2)式(2)中a1表示通过分析从生产开始到t时刻为止的生产过程数据，统计得出0到t时刻的时间段内，工位WSU，ku上加工客车未改变的单位时间t′的数量与0到t时刻的时间内包含单位时间t′总数的比值，即在t时刻，单位时间t′内工位被同一客车占用的概率。式(2)中a2表示通过分析从生产开始到t时刻为止的生产过程数据，统计得出0到t时刻的时间段内，工位WSU，ku上加工客车改变的单位时间t′的数量与0到t时刻的时间内...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩忠华，田旭天，刘约翰，林硕，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21