CN101823520A - 一种轮辐状车身自动排序缓冲区及其排序方法 - Google Patents

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一种轮辐状车身自动排序缓冲区及其排序的方法，该缓冲区包括形成“米”字型轮辐的八条直线形轨道，和形成圆形轮圈的一条圆形调度轨道，所述“米”字型轮辐呈对称结构，其中包括各自均由三条紧邻的直线形轨道构成的一级缓冲区和二级缓冲区，另外两条直线形轨道均与该一级缓冲区和二级缓冲区相邻，分别作为前调轨道和回调轨道，所述八条直线轨道在“米”字型交叉点处为中转区，所述一级缓冲区和二级缓冲区分别与入口轨道和出口轨道相连，所述排序方法利用上述缓冲区通过确定排序目标、编码和排序完成车辆的调度排序。与现有汽车生产缓冲区相比，提高了缓冲区车辆的排序的灵活性和速度，使汽车流水生产线的运行更加快速，稳定。

Description

一种轮辐状车身自动排序缓冲区及其排序方法
技术领域
本发明涉及汽车整车生产线上的缓冲区及其排序方法。
背景技术
汽车整车生产过程由焊装、涂装、总装生产线和这三条线之间的缓冲区组成。但是在多品种混流生产状况下，各品种焊装和总装所需时间不同，焊装和涂装线之间的缓冲区需要对车身按同色排序、涂装和总装线之间缓冲区需要按车型相似性排序、在多品种混流总装生产中需要对不同类型的车身进行随机排序，而目前的缓冲区受自身结构和容量所限，无法同时满足上述的三种排序方式。因此，研制和开发一种自由排序和存储的缓冲区，对于平衡焊装、涂装、总装车间及缓冲区的作业执行计划，实现整车生产的均衡化具有重要的现实意义。
现有的缓冲区结构主要有环形缓冲区，线性排序缓冲区，后移缓冲区等，在生产应用中存在排序能力不强，或排序时间过长等缺陷，不能很好的适应多品种混流生产的需要。
发明内容
本发明的目的在于创建一种轮辐状的车辆调度缓冲区，对缓冲区的轨道结构布置进行创新，提高缓冲区的排序能力，使其可根据需要对进入缓冲区的车身进行准确、动态和连续的存取，并按照涂装生产线要求进行车身同色排序、总装生产线的要求进行车型相似性排序，保证后续生产线运行的稳定性。
采用的具体技术方案为：
一种轮辐状车身自动排序缓冲区，包括形成“米”字型轮辐的八条直线形轨道，和形成圆形轮圈的一条圆形调度轨道，所述“米”字型轮辐呈对称结构，其中包括各自均由三条紧邻的直线形轨道构成的一级缓冲区和二级缓冲区，另外两条直线形轨道均与该一级缓冲区和二级缓冲区相邻，分别作为前调轨道和回调轨道，所述八条直线轨道在“米”字型交叉点处为中转区，所述一级缓冲区和二级缓冲区分别与入口轨道和出口轨道相连；
车身通过入口轨道进入所述一级缓冲区，在此进行初次排序后进入中转区，再进入二级缓冲区进行二次排序，最后已排序好的车身通过圆形调度轨道输送至出口轨道，离开所述缓冲区。
本发明所述前调轨道用于将所述中转区的车身经圆形调度轨道直接输送到出口轨道，从而离开缓冲区。
本发明所述回调轨道用于将所述中转区的车身经圆形调度轨道直接输送入一级缓冲区进行重新排序。
本发明所述圆形调度轨道还可将入口轨道处车身不经过排序直接调度输送至出口轨道，或将出口轨道处车身直接输送至入口轨道以进行重新排序。
本发明所述的圆形调度轨道被所述“米”字型轮辐各直线型轨道分割为多个圆弧轨道，该多个圆弧段轨道可各自独立运转，所述圆形调度轨道的调度通过所述各圆弧段轨道实现。
本发明所述入口轨道、一级缓冲区和二级缓冲区各直线型轨道上均设置有信号采集传感器，用于采集车身信息以进行调度排序。
一种利用上述的缓冲区对车身进行调度排序的方法，具体包括如下步骤：
(1)确定排序目标，即确定对进入缓冲区的车身进行排序的原则，包括同属性排序、均衡化生产序列排序及随机序列排序；
其中所述同属性排序指以车身的颜色或车型作为排序的特征信息；所述均衡化生产序列排序指依照各种类型产品总的生产比例，使车间生产按照同一种模式的顺序进行排序，确保各阶段生产趋于整体均衡；所述随机序列排序指所需车身的排列方式无固定模式，不成周期性重复，无排序规律，处于随机状态；
(2)编码，即根据步骤(1)所确定的排序目标，对待排序的车身进行编码；具体地，对于同属性排序选用同属性编码规则进行编码，对于均衡化生产序列排序选用均衡化生产数列编码规则进行编码，对于随机序列排序选择顺序编码规则进行编码；
其中，所述同属性编码规则为：将颜色或车型属性中包含不同特征信息的车辆按照数量比例大小进行从小到大顺序编码；
所述的均衡化生产数列编码规则为：若下游生产车间所需提供的用于生产的车身随机序列具有重复规律，则将该随机序列划分为多个周期性重复的小序列，对小序列中的车身类型按序列顺序进行从小到大的编码；
所述的顺序编码规则为：将进入缓冲区的车身序列按照类型的前后顺序进行编码；
(3)排序，包括一级缓冲区排序和二级缓冲区排序；
所述一级缓冲区排序指在所述一级缓冲区上进行的排序，对于经同属性编码及均衡化生产序列编码的车身使用邻域吸引法则进行排序，对于经顺序编码的车身使用顺序填充法则排序；
所述二级缓冲区排序指在所述二级缓冲区上进行的排序，对于同属性编码的车身使用领域吸引法则进行排序，对于均衡化生产序列编码以及顺序编码的车身使用目标寻址搜索法则进行排序；
其中，所述邻域吸引法则具体为：
a)同号编码之间吸引力最大；
b)异号编码之间吸引力随间隔距离递减；
c)同间隔距离时，编码之间的吸引力随编码增大而减小；
所述顺序填充法则具体为：依照一级缓冲轨道顺序，将车身依次填充至各条轨道中；
所述目标寻址搜索法则具体为：
对所述一级缓冲区各出口处的车身编码构成的一维数组中的元素进行依次寻址搜索，当某一元素符合条件时，将该元素移入二级缓冲区数列，同时当前指针将继续停留在该元素的地址即一级缓冲区轨道对更新后的元素继续进行搜索，直到该地址的元素不满足要求，则指针移向下一个地址继续重复以上工作，不断循环，直到所有车身进入二级缓冲区；
经过上述步骤，即可完成对进入所述缓冲区的车身的调度排序。
本发明对车辆调度缓冲区的轨道结构进行了改进，在此基础上提出了一种调度排序方法，并结合智能监控系统有效的解决了汽车流水作业车间缓冲区的排序问题，与现有汽车生产缓冲区相比，提高了缓冲区车辆的排序的灵活性和速度，使汽车流水生产线的运行更加快速，稳定。
附图说明
图1是本发明轮辐状车辆调度缓冲区轨道结构图。
图2是本发明智能监控系统硬件结构图。
图3是本发明实施例轮辐状车辆调度缓冲区运行流程图。
图4是本发明实施例涂装车间同色排序生产计划
图5为本发明实施例总装车间相似性排序生产计划
图6是本发明专利排序方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
图1中标记的说明：1-3为一级调整缓冲轨道，4-二级调整缓冲区前调轨道，5-7为二级调整缓冲轨道，8-一级调整缓冲区回调轨道，9-中转调整转向盘，10-16为传感器，17-24为十字交叉轨道，25-入口轨道，26-智能监控系统终端计算机，27-分段式圆弧调度轨道，28-出口轨道。
图2中标记的说明：10-16为传感器，29-控制电机，30-信号转换模块，26-计算机
图4中标记的说明：横轴表示不同颜色，纵轴表示各颜色车身的数量
图5中标记的说明：横轴表示车辆的不同类型，纵轴表示各类型车身的数量。
一种轮辐状车身自动排序缓冲区，由8条直线形轨道构成该结构的米字形轮辐，由1条圆形调度轨道构成该结构的轮圈，该米字形轮辐结构中，中间竖直连接的两条轨道为调度轨道，向上的为前调轨道，向下的为回调轨道；其余六条轨道位于左边的三条为一级缓冲轨道，位于右边的为二级缓冲轨道。米字形轮辐轨道与圆形轮圈轨道之间使用十字交叉轨进行连接，8条直线轨道在米字型交叉点处为中转调整转向盘，用于车身的轨道调整，入口轨道与出口轨道分别位于米字形轨道下方左右两侧斜线轨道的延长线上。
如图1所示，所述调度轨道包括米字形结构中间竖直直线调度轨道4、8和轮圈状分段式圆弧调度轨道27，直线调度轨道4、8构成所述轮辐状结构的一部分轮辐分别用于车辆的前调操作与回调操作，环形调度轨道27呈圆形，形成所述轮辐状结构的轮圈，用于连接各缓冲区及调度轨道，承担车辆运输工作。
所述缓冲轨道包括米字形结构左半部的一级直线缓冲区轨道1、2、3和右半部的二级直线缓冲区轨道5、6、7，用于车辆的储存和排序。
所述中转区包括米字形机构中心的中转调整转向盘9，用于控制一级缓冲轨道出口处车辆的去向，并调整车身的朝向，以便于后续生产线的生产工作。
所述十字交叉轨道包括用于连接米字形轮辐状轨道与圆形轮圈的十字交叉轨17-24，便于车身在缓冲区的轮辐与轮圈之间的转移，车辆可通过控制系统，在圆形分段式异步轨道27继续运行或进入相连接的直线轨道。。
所述入口轨道与出口轨道包括米字形结构左右两侧斜线轨道的延长线上的直线入口轨道25与直线出口轨道28，主要用于车身进出缓冲区。
圆形调度轨道27为分段式异步轨道，整个圆形轨道被轨道1至轨道8分成8段弧形轨道，每段弧形轨道可根据需要单独启动或停止，便于节能。
车辆缓冲区位于圆形调度轨道半径的直线导轨上，此缓冲区结构具有两级调度缓冲功能，图中轨道1、2、3为一级调整缓冲区域；轨道5、6、7为二级调整缓冲区域；9为中转调整转向盘，用于对一级调度缓冲区内的车辆进行重新调度；
此缓冲区结构轨道具有前调与回调功能，通过圆形调度轨道27，二级调整缓冲区前调轨道4，一级调整缓冲区回调轨道8，可对该调度缓冲区内的车辆进行灵活调度。
所述智能监控系统包括图2中信息采集传感器10-16、电机29、信号转换模块30和终端计算机26，其在信息采集传感器10-16在缓冲区内的布局如图1中所示。
车身由入口轨道25进入该缓冲区，由信息采集传感器10采集车身信息特征并根据编码规则对车身进行编码，然后经过十字交叉轨道17进入一级缓冲轨道1，或者沿分段式圆弧调度轨道27运行至一级缓冲轨道2、3入口处的十字交叉轨18、19时，由智能监控系统控制根据排序规则对车身进行轨道选择，进行初次排序。车身在一级缓冲区轨道1、2、3的入口处将由信息采集传感器对进入各自缓冲轨道的车身进行第二次信息采集，并将各轨道上车身的信息发送至终端计算机26进行统计。车身从一级缓冲轨道1、2、3出来后进入中转区，由控制系统控制中转调整转向盘9将车身输送至系统指定的轨道，若需将车身提前排序则通过前调轨道4将车身送入分段式圆弧调度轨道27，加入二级缓冲区出口轨道处车身序列的排序；若该车身无法加入现有二级缓冲区车身序列的排序，则经回调轨道8与十字交叉轨24进入分段式圆形调度轨道27沿轨道运行方向重新进入一级缓冲去进行排序；不需要前调和回调的车身将进入二级缓冲区的缓冲轨道5、6、7进行二次排序，进入二级缓冲区轨道时，将由位于二级缓冲轨道入口的信号采集传感器再次进行车身信息的采集，发送至监控系统的终端计算机进行统计分析，以确定二级缓冲区的车身序列，最后将已排好顺序的二级缓冲轨道5、6、7内的车身按照要求经十字交叉轨道21、22、23依次输出至分段式圆形调度轨道27，再由该轨道将排好顺序的车身输送至出口轨道28，离开轮辐状自动排序缓冲区域。
本发明还提出了一种缓冲区调度排序的方法，如图6所示，具体包括如下步骤：
第一步：确定排序目标
对进入该自动排序缓冲区内的车身随机序列首先应确定其排序目标，以便该自动排序缓冲区按照其目标要求对进入缓冲区的车身进行排序。包括同属性排序、均衡化生产序列排序及随机序列排序。
其中，所述同属性排序为：以车身的颜色、车型或者其他共有的车身属性作为排序的特征信息，如涂装生产要求的同色排序以及总装生产的同车型排序均属于同属性排序，其属性分别为颜色和车型。
所述均衡化生产序列排序为：依照各种类型产品总的生产比例，使车间生产按照同一种模式(比如aabbcd aabbcd aabbcd)的顺序进行排序，确保各阶段生产趋于整体均衡
所述随机序列排序为：在多品种混流装配车间生产的排序优化工作中，若下游装配车间所需车身的排列方式无固定模式，不成周期性重复，无排序规律，处于随机状态，这属于随机序列排序。
第二步：编码
按照不同的排序目标选择不同的编码方式，同属性排序目标选用同属性编码方式，均衡化生产序列排序目标选用均衡化生产随机数列编码方式，随机序列排序目标选择顺序编码方式。
其中，所述同属性编码规则为：将颜色或车型等属性中包涵不同特征信息的车辆如黑色、白色、红色以及车型种类等按照数量比例大小进行从小到大顺序编码，该特征信息包括颜色、车型以及其它可提取的共性信息。如对车身颜色编码，其生产计划中车身颜色所占比例黑∶白∶红∶蓝∶灰＝5∶4∶3∶2∶1，则黑、白、红、蓝、灰的编码为Cr1、Cr2、Cr3、Cr4、Cr5。
所述均衡化生产数列编码规则为：若下游生产车间所需提供的用于生产的车身随机序列信息，具有重复规律，则将该整序列划分为多个周期性重复的小序列，对小序列中的车身类型进行按序列顺序进行从小到大的编码，该小序列中若遇重复车身类型，该类型编码号不进行重复编码。
如下游生产车间所需均衡化生产序列为：
V1/V1/V1/V3/V1/V1/V2/V2/V4
则车型V1/V2/V3/V4的编码为1/3/2/4
该均衡化生产序列的编码表达式为：111211334。
所述顺序编码规则为：将进入该自动排序缓冲区的车身，按照前后顺序进行编码，如共四种车型V1、V2、V3、V4，进入该缓冲2区的顺序为V2、V3、V1、V4，则车型V1/V2/V3/V4的编码为3/1/2/4。
第三步：排序
(1)一级缓冲区排序：
经同属性编码及均衡化生产数列编码的后的车身将可使用邻域吸引法进行一级缓冲区轨道填充排序，经顺序编码的车身使用顺序填充法进行一级缓冲区轨道填充排序。
所述邻域吸引法则为：
c)同号编码之间吸引力最大；
d)异号编码之间吸引力随间隔距离递减；
c)同间隔距离时，编码之间的吸引力随编码增大而减小。
如编码Cr1/Cr2/Cr3/Cr4/Cr5与编码Cr2之间的吸引力大小排序为：编码Cr2＞编码Cr1＞编码Cr3＞编码Cr4＞编码Cr5，车身在选择缓冲区轨道时，轨道末端车辆编码为对象，遵循吸引力最大规则，进行搜索匹配，选取对其吸引力最大的缓冲轨道进入。
在缓冲区排序中引入领域吸引法则可将同类型的车辆快速的聚集在一起，并且优先处理数量比例大的车辆。
所述顺序填充法则为：
依照一级缓冲区轨道顺序，将车身依次填充至各条轨道中。如V1、V2、V3、V4、V5、V6六辆车身顺序进入该自动排序缓冲区，则轨道1/2/3依次填充状况如下：
轨道1：V1、V4
轨道2：V2、V5
轨道3：V3、V6
(2)二级缓冲区排序：
经一级缓冲排序之后，将进行二级缓冲排序。以同属性排序为排序目标的车身序列将继续使用领域吸引法则，进行二次排序。均衡化生产序列排序以及随机序列排序将使用目标寻址搜索法则，进行二次排序。同时在二次排序过程中，若出现严重影响排序结果的个别编码车身，根据前调和回调规则通过前调轨道4与回调轨道8进行滤除操作，最后使进入该自动排序缓冲区的随机序列排列成所需的目标序列。
所述目标寻址搜索法则为：
对所述一级缓冲区各出口处的车身编码构成的一维数组中的元素进行依次寻址搜索，当某一元素符合条件时，将该元素移入二级缓冲区数列，同时当前指针将继续停留在该元素的地址即一级缓冲区轨道对更新后的元素继续进行搜索，直到该地址的元素不满足要求，则指针移向下一个地址继续重复以上工作，不断循环，直到所有车身进入二级缓冲区。如首先对一级缓冲轨道1出口处车身进行搜索，将满足要求的车身依次移入相应二级缓冲轨道，当轨道1出口处车身不满足要求时，将对轨道2出口处车身进行搜索，当轨道2出口处车身不满足要求时，将对轨道3出口处车身进行搜索，不断循环，直至无法搜索到合适的车身为止。此时，将从轨道1至轨道3逐条每次滤除一个车身，即将该车身进行回调操作，继续进行以上循环搜索，直到所有车身进入二级缓冲区轨道。
所述前调规则为(以下条件需同时满足)：
a)中转区或圆形调度轨道某车身特征满足二级缓冲区域当前输出的车身序列特征
b)进入出口轨道28的该序列同类型车身连续数量未达到指定数量
c)无法直接经缓冲区轨道加入当前该类型车身序列。
所述回调规则为(以下条件需同时满足)：
1)中转区回调规则(以下条件需同时满足)
a)进入二级缓冲区域的该序列车辆数量未达到指定数量，即不宜续排新的序列；
b)不满足前调规则
2)二级缓冲区车身输出回调规则(以下条件需同时满足)
a)进入出口轨道28的该序列同类型车辆连续数量未达到指定数量
b)无法通过前调方式对该输出数列进行补全
c)该序列回调的牺牲度小于下游生产线接受该不完整序列车身所产生的损失。
下面是上述缓冲区和排序方法的具体应用实例。
一、焊装车间与涂装车间之间缓冲区车身同色排序
在汽车流水生产线上，以焊装车间与涂装车间之间的缓冲区排序为例，从焊装车间出来的车辆颜色未按颜色信息进行排序，为减少涂装车间生产时的涂料颜色更换次数以及喷涂管道的清洗次数，需在焊装车间与涂装车间之间的缓冲区对车辆进行同色排序。生产计划如图4所示。
第一步：颜色编码
根据当天涂装车间生产计划中不同颜色的车辆所占比例进行颜色编码。编码总数等于颜色的种类总数，且编码数随该颜色车辆所占车辆总数比例的减少而递增。此例中车身颜色比例及编码表如下：
  颜色   黑   银   白   蓝   红
  比例   3   3   2   1   1
  编码Cr   1   2   3   4   5
当车辆离开焊装车间后经图1中入口轨道25与传感器10进入缓冲区的分段式圆弧调度轨道27，智能监控系统将对所有进入缓冲区的车辆进行统一编码，
第二步：缓冲区动态排序
将该计划中30辆带编码的车身生成一组随机数列：
143 12 51322 11234 23152 13241 22135
其中数字1、2、3、4、5分别代表颜色编码Cr1、Cr2、Cr3、Cr4、Cr5，车身按该随机数列进入缓冲区
一级缓冲区有A、B、C三条缓冲轨道，每条轨道n为10，因此该缓冲区矩阵可表示为
H = A 0 K A n - 1 B 0 O B n - 1 C 0 L C n - 1
A轨道数组表示：A1[i]＝[A0L Ai](i＝0L n-1)
B轨道数组表示：B1[i]＝[B0L Bi](i＝0L n-1)
C轨道数组表示：C1[i]＝[C0L Ci](i＝0L n-1)
缓冲区数组表示：M1[i]＝{[A0，B0，C0]L[Ai，Bi，Ci]}(i＝0L n-1)
缓冲区数组元素M1[0]为三个缓冲轨道入口处车身颜色，M1[n-1]为三个缓冲轨道出口处车身颜色，在缓冲区对即将进入缓冲轨道的车身进行吸收式拉动时，将以元素M1[0]为搜索对象，选择吸引力最大的轨道进入。
智能监控系统通过设置在缓冲区轨道的入口处的传感器10对M1[0]的状态进行实时更新，当下一辆车身进入轨道搜索时，将以更新后的M1[0]作为搜索目标。同时系统将对进入三条缓冲轨道的车身进行记录，顺序填充A、B、C三条轨道的数组A1[i]、B1[i]、C1[i]，直到充满整条缓冲轨道，进行推动式溢出操作，将溢出的车身移入中转区。
一级缓冲区轨道排序状况如下：
初始化搜索对象M1[0]，由进入缓冲轨道的车身随机生成，且A1[0]≠B1[0]≠C1[0]。
随机进入3辆车身时，M1[0]＝[1，4，3]
  A1   1
  B1   4
  C   3
随机进入5辆车身时：
  A1   1 1 2
  B1   4
  C   3
根据邻域吸引法则，第四辆车身1将被A轨道中1吸引，第五辆车身将被A轨道中第二辆车身1吸引，M1[0]变成[2，4，3]。
随机进入10辆车身：
  A1   1 1 2 1 2
  B1   4 5
  C   3 3
根据邻域吸引法则，后续进入的车身将以更新的M[0]作为搜索目标，进行轨道选择，M1[0]变成[2，5，3]。
随机进入17辆车身时：
  A1   1 1 2 1 2 2 1 1 2 2   3
  B1   4 5
  C1   3 3 3 4
一级缓冲去轨道容量达到上限，即数据A1[i]＝[A0L Ai](i＝0L n-1)已填充完毕，需进行推动式溢出，一级缓冲区轨道A1中的编码车身1将进入中转区，然后被二级缓冲区轨道A2吸收，同时M1[0]变成[3，4，5]。
随机进入20辆车身时：
一级缓冲区轨道排序状态为：
  A1   1 2 1 2 2 1 1 2 2 3   1 2
  B1   4 5 5
  C1   3 3 3 4
其中A1轨道的编码车身1、2将陆续溢出被移至中转区，被二级缓冲去轨道A2和C2吸收。
二级缓冲去轨道排序状态为：
  A2   1 1
  B2   2
  C2
由此类推，当一级缓冲区三条轨道中溢出编码为1或2的车身时，将继续填充相应的缓冲区轨道A2和B2，当溢出的车身编码为3、4或5时，将用于形成轨道C2的初始元素C2[0]。
随机进入30辆车身时：
一级缓冲轨道排序
  A1   2 3 1 2 1 2 1 2 2 1
  B1   4 5 5 5
  C1   3 3 3 4 3 4 3
二级缓冲轨道排序状态：
  A2   1 1 1 1 1
  B2   2 2 2 2
  C2
接着在一级缓冲轨道自身无推动力的情况下，即无后续车辆进入缓冲区的情况下，将一级缓冲区轨道内的车辆移入二级缓冲区轨道。计算二级缓冲区轨道入口处车身对一级缓冲区轨道出口处车身的吸引力，引力最大的车身将优先进入中转区，进行二级缓冲轨道选择。
由上述两级缓冲区状态可知，
一级缓冲区出口处车身编码分别为：
A1[n-1]＝2 B1[n-1]＝4 C1[n-1]＝3
二级缓冲区入口处车身编码分别为：
A2[0]＝1 B2[0]＝2 C2[0]＝0
根据邻域吸引法则，二级缓冲区入口车身编码对一级缓冲区入口处吸引力最大的为编码2，其次依次为编码3、4、5。因此，A1[n-1]＝2将进入B2，接着C1[n-1]＝3或者当前动态更新后的A1[n-1]＝3将进入二级缓冲轨道C2填充初始元素C2[0]，依次类推，
A1[i]＝[A0L Ai](i＝0L n-1)数组内元素全部移入二级缓冲区后，状态为：
一级缓冲轨道排序
  A1
  B1   4 5 5 5
  C1   3 3 3 4 3 4 3
二级缓冲轨道排序状态：
  A2   1 1 1 1 1 1 1 1 1
  B2   2 2 2 2 2 2 2 2 2
  A2   1 1 1 1 1 1 1 1 1
  C2   3
此时根据智能系统统计，编码1车型与编码2车身已排序完毕，因此后续的编码4车身与编码5车身可继续跟随编码3车身进行排序或续接轨道A2与B2后继续排序，而不影响涂装生产。当二级缓冲区轨道内车身填充完毕时，将匀速移出缓冲轨道，经分段式圆弧调度轨道及缓冲区出口轨道进入涂装生产车间进行生产。所有车身经邻域吸引法二级排序后，最终可形成一下序列：
  1 1 1 1 1 1 1 1 1
  2 2 2 2 2 2 2 2 2
  3 3 3 3 3 3 4 4 4 5 5 5
使用邻域吸引法则方法排序可在不对车身进行前调操作和回调操作的前提下，对两级缓冲区内的车身进行同色排序，同时可使数量比重较大的颜色获得优先处理。
第三步：缓冲区输出。
由于二级缓冲轨道三个出口与整个缓冲区出口轨道28的距离不一，在不同轨道车身进入出口轨道28时，所需运行的时间不一致。为保证缓冲区车身输出的平稳，将由智能监控系统对缓冲区轨道输出时间先后进行控制。
以二级缓冲轨道输出过程中轨道6与轨道5之间的转换为例，该序列长度为H，轨道输出速度为v，输出时间点为t0则，该序列末端离开轨道的时间为T＝t0+H÷v
轨道5出口距轨道6出口距离为L，分段式圆弧调度轨道运行速度为Vg，则轨道5出口处车身运行至距轨道6出口时间为tb＝L÷Vg
因此，若需将输出从轨道6转换至轨道5，且保证，整个缓冲区的输出保持均匀，则
在轨道6与轨道5输出时间间隔为Tc＝T-tb
该方法可确保各二级缓冲轨道之间的输出转换保持平稳。
涂装车间和总装车间之间缓冲区车型相似性排序。
在汽车流水生产线上，以涂装车间与总装车间之间的缓冲区排序为例，从涂装车间出来的车身未按车型信息进行排序，为减少总装车间生产时的装配物料种类的更换次数，线边物料配送及装配的速度，需在涂装车间与总装车间之间的缓冲区对车辆进行相似性排序，即将车身按车型排序。生产计划如图5所示。
第一步：车型编码
根据当天总装车间生产计划中不同车型的车身所占比例进行车型编码。编码总数等于车型的种类总数，且编码数随该车型车辆所占车辆总数比例的减少而递增。此例中个种类车身比例及编码表如下：
  颜色   V1   V2   V3   V4
  比例   4   3   2   1
  编码Cr   1   2   3   4
当车辆离开焊装车间后经图1中入口轨道25与传感器10进入缓冲区的分段式圆弧调度轨道27，智能监控系统将对所有进入缓冲区的车辆进行统一编码，
第二步：缓冲区动态排序
将该计划中30辆带编码的车身生成一组随机数列：
11123 22143 21312 14132 23232 14111
其中数字1、2、3、4分别代表车型编码Cr1、Cr2、Cr3、Cr4，车身按该随机数列进入缓冲区，排序方法与实施例相似。
一级缓冲区有A、B、C三条缓冲轨道，每条轨道n为10，因此该缓冲区矩阵可表示为
H = A 0 K A n - 1 B 0 O B n - 1 C 0 L C n - 1
A轨道数组表示：A1[i]＝[A0L Ai](i＝0L n-1)
B轨道数组表示：B1[i]＝[B0L Bi](i＝0L n-1)
C轨道数组表示：C1[i]＝[C0L Ci](i＝0L n-1)
缓冲区数组表示：M1[i]＝{[A0，B0，C0]L[Ai，Bi，Ci]}(i＝0L n-1)
缓冲区数组元素M1[0]为三个缓冲轨道入口处车身的车型，M1[n-1]为三个缓冲轨道出口处车身车型，在缓冲区对即将进入缓冲轨道的车身进行吸收式拉动时，将以元素M1[0]为搜索对象，选择吸引力最大的轨道进入。
智能监控系统通过设置在缓冲区轨道的入口处的传感器10对M1[0]的状态进行实时更新，当下一辆车身进入轨道搜索时，将以更新后的M1[0]作为搜索目标。同时系统将对进入三条缓冲轨道的车身进行记录，顺序填充A、B、C三条轨道的数组A1[i]、B1[i]、C1[i]，直到充满整条缓冲轨道，进行推动式溢出操作，将溢出的车身移入中转区。
一级缓冲区轨道排序状况如下：
初始化搜索对象M1[0]，由进入缓冲轨道的车身随机生成，且A1[0]≠B1[0]≠C1[0]。
随机进入5辆车身时，M1[0]＝[1，2，3]
  A1   1 1 1
  B1   2
  C   3
随机进入10辆车身时：
  A1   1 1 1 1
  B1   2 2 2 3
  C   3 4
M1[0]变成[1，3，4]。
随机进入20辆车身：
  A1   1 1 1 1 2 1 1 2 1 1   2
  B1   2 2 2 3 3 3
  C   3 4 4
一级缓冲去轨道容量达到上限，即数据A1[i]＝[A0L Ai](i＝0L n-1)已填充完毕，需进行推动式溢出，一级缓冲区轨道A1中的编码车身1将进入中转区，然后被二级缓冲区轨道A2吸收，同时M1[0]变成[2，3，4]。
随机进入30辆车身时：
一级缓冲区轨道排序状态为：
A1   1 1 2 2 2 2 1 1 1 1
  B1   2 2 2 3 3 3 3 3
C 3 4 4 4
二级缓冲去轨道排序状态为：
  A2   1 1 1 1 1 1
  B2   2 2
  C2
接着在一级缓冲轨道自身无推动力的情况下，即无后续车辆进入一级缓冲轨道的情况下，将一级缓冲区轨道内的车辆移入二级缓冲区轨道。计算二级缓冲区轨道入口处车身对一级缓冲区轨道出口处车身的吸引力，引力最大的车身将优先进入中转区，进行二级缓冲轨道选择。
由上述两级缓冲区状态可知，
一级缓冲区出口处车身编码分别为：
A1[n-1]＝1 B1[n-1]＝2 C1[n-1]＝3
二级缓冲区入口处车身编码分别为：
A2[0]＝1 B2[0]＝2 C2[0]＝0
根据邻域吸引法则，二级缓冲区入口车身编码对一级缓冲区入口处吸引力最大的为编码2，其次依次为编码3、4。因此，A1[n-1]＝1将进入A2，依次类推，一级缓冲轨道内的车身将遵循邻域吸引法则逐步移入二级缓冲轨道，进行二次排序，最后所有车身的排序状态为：
  1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
  2 2 2 2 2 2 2 2 2
  3 3 3 3 3 3 4 4 4
使用邻域吸引法则方法排序可在尽量减少对车身进行前调操作和回调操作的前提下，对两级缓冲区内的车身进行同车型排序，同时可使数量比重较大的颜色获得优先处理。
第三步：缓冲区输出。
缓冲去输出方式与实施例一种方式类似。由于二级缓冲轨道三个出口与整个缓冲区出口轨道28的距离不一，在不同轨道车身进入出口轨道28时，所需运行的时间不一致。为保证缓冲区车身输出的平稳，将由智能监控系统对缓冲区轨道输出时间先后进行控制。
以二级缓冲轨道输出过程中轨道6与轨道5之间的转换为例，该序列长度为H，轨道输出速度为v，输出时间点为t0则，该序列末端离开轨道的时间为T＝t0+H÷v
轨道5出口距轨道6出口距离为L，分段式圆弧调度轨道运行速度为Vg，则轨道5出口处车身运行至距轨道6出口时间为tb＝L÷Vg
因此，若需将输出从轨道6转换至轨道5，且保证，整个缓冲区的输出保持均匀，则
在轨道6与轨道5输出时间间隔为Tc＝T-tb
该方法可确保各二级缓冲轨道之间的输出转换保持平稳。
多品种混流装配车间缓冲区均衡化生产序列排序
在多品种混流装配车间生产的排序优化工作中，需尽可能使任何阶段其各种类型产品的产出都尽量接近总的生产比例，从而使生产趋于整体均衡，尽量使得车间生产按照某一种模式(比如aabbcd aabbcd aabbcd)的顺序进行，而这种模式如aabbcd会随生产计划的变化而产生随机变化，因此该模式具有随机性，而由该模式组成的整个计划序列具有周期性，如进行aabbcd的重复循环，因此需对进入缓冲区的车身进行均衡化生产序列排序工作，以满足下游装配车间的要求，保证生产平稳。
以实例二中的随机数列为例，进行均衡化生产数列排序，
第一步：车身编码
进入缓冲区域的车身共有四种类型：V1、V2、V3、V4
进入缓冲区的车身数列为：11123 22143 21312 14132 23232 14111下游装配车间所需序列模式为：1142221133 1142221133 1142221133(以上序列中编码1/2/3/4分别代表车型V1/V2/V3/V4)
使用均衡化生产数列编码规则，下游装配车间所需车身随机序列信息具有重复规律，则将该整序列划分为多个周期性小序列，对车身类型进行按序列进行顺序编码，该小序列中若遇重复类型，该类型编码号不进行重复编码。该下游生产车间所需均衡化生产序列为：
1142221133
则车型V1/V2/V3/V4的编码为V1:1 V4:2 V2:3 V3:4
重新编码后：
该周期性序列模式的编码表达式转换为：1142221133——1123331144
进入缓冲区的原车身数列编码：
11123 22143 21312 14132 23232 14111
转换为数列编码
11134 33124 31413 12143 34343 12111
经编码转换后，该排序的目标即将数列：
11134 33124 31413 12143 34343 12111
排列成：
1123331144 1123331144 1123331144
第二步：缓冲区动态排序
对一级缓冲轨道使用邻域吸引法则进行初次排序，其方法与实施例三种方法一致。将该计划中30辆带编码的车身数列输入缓冲区：
11134 33124 31413 12143 34343 12111
其中数字1、2、3、4分别代表车型编码V1、V4、V2、V3，车身按该随机数列进入缓冲区。
一级缓冲区有A、B、C三条缓冲轨道，每条轨道n为10，因此该缓冲区矩阵可表示为
H = A 0 K A n - 1 B 0 O B n - 1 C 0 L C n - 1
A轨道数组表示：A1[i]＝[A0L Ai](i＝0L n-1)
B轨道数组表示：B1[i]＝[B0L Bi](i＝0L n-1)
C轨道数组表示：C1[i]＝[C0L Ci](i＝0L n-1)
缓冲区数组表示：M1[i]＝{[A0，B0，C0]L[Ai，Bi，Ci]}(i＝0L n-1)
经一级缓冲轨道排序后，车身序列变化成：
  A1   1 1 1 1 2 1 1 1 2 1   1 2 1 1 1
  B1   3 3 3 3 3 3 3 3 3
C 4 4 4 4 4 4
对二级缓冲轨道使用目标寻址搜索法，对一级缓冲轨道中的数组序列
A1[i]＝[A0L Ai](i＝0L n-1)
B1[i]＝[B0L Bi](i＝0L n-1)
C1[i]＝[C0L Ci](i＝0L n-1)
中的元素，依次进行寻址搜索，符合目标序列1123331144顺序的元素将按目标序列的顺序被二级缓冲轨道吸收。
先将轨道数列A1[i]中的溢出的元素A0、A1、A2、A3、A4，按照目标序列顺序移入二级缓冲轨道。此时一级缓冲轨道的状态为：
  A1   1 1 1 2 1 1 2 1 1 1
  B1   3 3 3 3 3 3 3 3 3
  C1   4 4 4 4 4 4
二级缓冲轨道的状态为：
  A2   1 1 2
  B2   1 1
  C2
继续对A1[i]＝[A0L Ai](i＝0L n-1)、B1[i]＝[B0L Bi](i＝0L n-1)、C1[i]＝[C0L Ci](i＝0L n-1)进行寻址搜索，首先对一级缓冲轨道A1轨道进行搜索，将满足要求的元素移入相应二级缓冲轨道，当轨道A1中序列中遇到不满足要求的元素时，将对轨道B1进行顺序搜索，当轨道B1中序列中遇到不满足要求的元素时，将对C1中元素进行顺序搜索，不断循环，当各轨道元素均不满足目标序列的要求时将通过前调轨道4与回调轨道8进行调整，直至所有元素按照目标序列的要求进行排序为止。该寻址搜索具体过程如下：
A1[0]、A1[1]为1、1满足要求移入轨道C2。
此时二级缓冲轨道的状态为：
  A2   1 1 2
  B2   1 1
  C2   1 1
轨道A1中A1[2]＝1，移入二级缓冲轨道，均不能满足目标序列的要求，则对下一轨道B1进行搜索，将元素B1[0]＝3、B1[1]＝3、B1[2]＝3移入二级缓冲区轨道A2。
此时二级缓冲轨道的状态为：
  A2   1 1 2 3 3 3
  B2   1 1
  C2   1 1
轨道B1中的后续元素暂不能满足目标序列要求，于是对下一轨道C1进行搜索，各元素暂不符合目标序列要求，从新对轨道A1进行寻址搜索，此时轨道A1原数列中的A1[2]＝1、A1[3]＝2、A1[4]＝1已满足目标序列要求，按顺序移入轨道A2、B2、A2。
此时二级缓冲轨道的状态为：
  A2   1 1 2 3 3 3 1 1
  B2   1 1 2
  A2   1 1 2 3 3 3 1 1
  C2   1 1
重复以上步骤，依次寻址搜索，最后所得序列状态为
  1 1 2 3 3 3 1 1 4 4
  1 1 2 3 3 3 1 1 4 4
  1 1 2 3 3 3 1 1 4 4
与目标序列1123331144相符合，达到排序目的。
第三步：缓冲区输出。具体步骤与前述实例相同。
多品种混流装配随机数列排序
在多品种混流装配车间生产的排序优化工作中，若下游装配车间的所需车身的序列无固定模式，不成周期性重复，则不易构建适当的排序规则进行排序，此时，可充分发挥该缓冲区轨道结构的优势，对进入缓冲区的车身进行自由排序。
第一步：车型编码
将进入缓冲区的车身按车型进行顺序编码。
第二步：一级缓冲区轨道选择
由于对该类排序状况无相应的排序方法，主要依靠轨道的调度能力进行排序，因此，将根据顺序填充法则将车身依次填充一级缓冲轨道1、2、3。
第三步：二级缓冲区轨道排序
将一级缓冲去轨道的车身按照目标随机序列移入二级缓冲区轨道5、6、7，不符合要求的车身将通过前调轨道4与回调轨道8进入分段式圆弧轨道，进行重新排序，直到二级缓冲区轨道的输出满足目标序列为止。
第四步：缓冲区输出。具体步骤与前述实例相同。

Claims (7)

1.一种轮辐状车身自动排序缓冲区，包括形成“米”字型轮辐的八条直线形轨道，和形成圆形轮圈的一条圆形调度轨道(27)，所述“米”字型轮辐呈对称结构，其中包括各自均由三条紧邻的直线形轨道构成的一级缓冲区(1，2，3)和二级缓冲区(5，6，7)，另外两条直线形轨道均与该一级缓冲区(1，2，3)和二级缓冲区(5，6，7)相邻，分别作为前调轨道(4)和回调轨道(8)，所述八条直线轨道在“米”字型交叉点处为中转区(9)，所述一级缓冲区(1，2，3)和二级缓冲区(5，6，7)分别与入口轨道(25)和出口轨道(28)相连；
车身通过入口轨道(25)进入所述一级缓冲区(1，2，3)，在此进行初次排序后进入中转区(9)，再进入二级缓冲区(5，6，7)进行二次排序，最后已排序好的车身通过圆形调度轨道(27)输送至出口轨道(28)，离开所述缓冲区。
2.根据权利要求1所述的一种轮辐状车身自动排序缓冲区，其特征在于，所述前调轨道(4)用于将所述中转区(9)的车身经圆形调度轨道(27)直接输送到出口轨道(28)，从而离开缓冲区。
3.根据权利要求1或2所述的一种轮辐状车身自动排序缓冲区，其特征在于，所述回调轨道(8)用于将所述中转区(9)的车身经圆形调度轨道(27)直接输送入一级缓冲区(1，2，3)进行重新排序。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种轮辐状车身自动排序缓冲区，其特征在于，所述圆形调度轨道(27)还可将入口轨道(25)处车身不经过排序直接调度输送至出口轨道(28)，或将出口轨道(28)处车身直接输送至入口轨道(25)以进行重新排序。
5.根据权利要求1-4之一所述的一种轮辐状车身自动排序缓冲区，其特征在于，所述的圆形调度轨道(27)被所述“米”字型轮辐各直线型轨道分割为多个圆弧轨道，该多个圆弧段轨道可各自独立运转，所述圆形调度轨道(27)的调度通过所述各圆弧段轨道实现。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种轮辐状车身自动排序缓冲区，其特征在于，所述入口轨道(25)、一级缓冲区(1，2，3)和二级缓冲区(5，6，7)各直线型轨道上均设置有信号采集传感器，用于采集车身信息以进行调度排序。
7.一种利用权利要求1-6之一所述的缓冲区对车身进行调度排序的方法，具体包括如下步骤：
(1)确定排序目标，即确定对进入缓冲区的车身进行排序的原则，包括同属性排序、均衡化生产序列排序及随机序列排序；
其中所述同属性排序指以车身的颜色或车型作为排序的特征信息；所述均衡化生产序列排序指依照各种类型产品总的生产比例，使车间生产按照同一种模式的顺序进行排序，确保各阶段生产趋于整体均衡；所述随机序列排序指所需车身的排列方式无固定模式，不成周期性重复，无排序规律，处于随机状态；
(2)编码，即根据步骤(1)所确定的排序目标，对待排序的车身进行编码；具体地，对于同属性排序选用同属性编码规则进行编码，对于均衡化生产序列排序选用均衡化生产数列编码规则进行编码，对于随机序列排序选择顺序编码规则进行编码；
其中，所述同属性编码规则为：将颜色或车型属性中包含不同特征信息的车辆按照数量比例大小进行从小到大顺序编码；
所述的均衡化生产数列编码规则为：若下游生产车间所需提供的用于生产的车身随机序列具有重复规律，则将该随机序列划分为多个周期性重复的小序列，对小序列中的车身类型按序列顺序进行从小到大的编码；
所述的顺序编码规则为：将进入缓冲区的车身序列按照类型的前后顺序进行编码；
(3)排序，包括一级缓冲区排序和二级缓冲区排序；
所述一级缓冲区排序指在所述一级缓冲区(1，2，3)上进行的排序，对于经同属性编码及均衡化生产序列编码的车身使用邻域吸引法则进行排序，对于经顺序编码的车身使用顺序填充法则排序；
所述二级缓冲区排序指在所述二级缓冲区(5，6，7)上进行的排序，对于同属性编码的车身使用领域吸引法则进行排序，对于均衡化生产序列编码以及顺序编码的车身使用目标寻址搜索法则进行排序；
其中，所述邻域吸引法则具体为：
a)同号编码之间吸引力最大；
b)异号编码之间吸引力随间隔距离递减；
c)同间隔距离时，编码之间的吸引力随编码增大而减小；
所述顺序填充法则具体为：依照一级缓冲轨道顺序，将车身依次填充至各条轨道中；
所述目标寻址搜索法则具体为：
对所述一级缓冲区各出口处的车身编码构成的一维数组中的元素进行依次寻址搜索，当某一元素符合条件时，将该元素移入二级缓冲区数列，同时当前指针将继续停留在该元素的地址即一级缓冲区轨道对更新后的元素继续进行搜索，直到该地址的元素不满足要求，则指针移向下一个地址继续重复以上工作，不断循环，直到所有车身进入二级缓冲区；
经过上述步骤，即可完成对进入所述缓冲区的车身的调度排序。
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