CN108197839B - 一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法，涉及制造企业生产车间排产技术领域。该方法包括：获取客车制造车间的生产数据；建立路由缓冲区模型；判断缓冲区内是否有客车在下一道工序上线加工；判断缓冲区内是否有待加工客车；计算客车上线加工后空闲车位与邻位的改机代价；判断空闲车位与各邻位间改机代价大小；指导客车在缓冲区移动；判断是否全部客车在下一道工序中加工完成。本发明提供的一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法，是针对客车在路由缓冲区移动路线复杂的特点提出的，通过改机代价所构建的路由规则指导客车在路由缓冲区中移动，使加工需求相似的客车在同一工位进行加工，发挥企业现有产能，提高加工效率。

Description

一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法

技术领域

本发明涉及制造企业生产车间排产技术领域，具体涉及一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法。

背景技术

目前，针对客车这类大体积在制品，其制造车间的缓冲区多为有限缓冲区，其中存在一类被称为路由缓冲区的特殊缓冲区。路由缓冲区是有限缓冲区的一种类型，相比于客车制造车间的其它工序间的缓冲区，客车在路由缓冲区的移动过程更为复杂。客车制造车间的路由缓冲区由多条容量有限的并行车道构成，并行车道中的车位可以存放在上一道工序加工完成，准备进行下一道工序加工的客车。在并行车道之间设置有平移车，可以将待加工的客车从一条缓冲车道平移至相邻的另一条缓冲车道，实现客车在车道之间的移动。客车在缓冲区中可以选择在车道中前向移动，也可以在车道间的平行移动，这种移动方式具有路由选择的特征，缓冲区中的多条车道和车道间的平移车共同构成了一个路由网络，客车在其中的移动过程是一个路径选择的过程。待加工的客车既可以选择向前移动又可以选择车道间的平行移动，当客车在缓冲车道间的向前移动或平移移动时就会空出其在原缓冲车道上的缓冲区车位，其它待加工客车可以进入该车位，每当有一个客车移动都会空出该客车在缓冲区车道中的车位，引发多辆客车的联动。

在客车制造车间中，同一工序的并行工位对同一产品的加工时间是相同的，但是，由于每天投产的客车存在多种产品类型，不同类型的客车其加工工艺要求也不相同，导致不同车型在相同工序加工时间不同，同时，由于受到车间生产资源的限制，当客车进入某个工位加工时，通常需要进行改机操作。改机操作是工位在完成一个加工任务之后，为完成下一个加工任务而进行的相关准备工作，如更换待装配零件，更换喷涂颜色原料，更换刀具、磨具，或在加工间隙对工位进行的清洁重置等工作。因此，改机操作会导致在工位的加工时间之外增加了一个改机时间，频繁的改机操作会延长客车的生产时间，限制了企业现有产能的发挥。客车制造车间中路由缓冲区的存在会导致客车移动路线不确定，移动过程复杂，同时，改机操作受到多种因素的制约，改机时间受工位先后加工的客车相关改机因素种的影响，从而使得排产过程变得更加复杂，因此需要一种能有效解决具有路由缓冲区的客车生产线排产方法，并且得到的排产结果能有效的指导客车的生产制造过程，实现更好的发挥企业现有产能的目的。

降低改机操作的影响对于缩短客车生产的完工时间有很大作用，因此，基于客车在路由缓冲区的移动特点，构建一种基于改机代价的路由规则，改机代价是指在路由缓冲区中车位与相邻车位之间的代价关系，表示如果两个相邻车位上的两个客车在同一工位加工将会产生的改机时间，体现了两个客车之间加工需求的相似程度，加工需求越相似，两者在同一工位加工的改机时间就越少，其所停留的车位之间的改机代价越小，两相邻的车位之间，其改机代价是动态变化的，随着存储的客车加工需求的改变而改变。客车在路由缓冲区的移动过程中，通过该路由规则指导客车选择总改机代价小的移动路线移动，通过选择总改机代价最小的移动路线来降低改机操作影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法，其排产方法是针对客车在路由缓冲区移动路线复杂的特点提出的，通过改机代价所构建的路由规则来控制客车在路由缓冲区中的移动过程，解决了具有路由缓冲区的客车制造车间排产问题。

为了实现上述目的，一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法，包括以下步骤：

步骤1：获取客车制造车间的生产数据，包括加工任务的客车数量、不同客车在缓冲区下一道工序加工的加工需求以及不同的改机操作所消耗的时间；

步骤2：将客车、路由缓冲区和工序中的并行工位抽象为二维平面上的点，建立路由缓冲区模型；

步骤3：判断路由缓冲区中是否有客车在下一道工序上线加工，若有，则继续步骤4，若没有，停止客车制造车间排产工作，直到有客车在下一道工序上线加工；

步骤4：在客车制造车间的加工工序中，加工完成的客车进入路由缓冲区中等待进行下一道工序的加工的过程中，按照基于改机代价的路由规则安排客车在缓冲区中的移动，具体步骤如下：

步骤4.1：判断缓冲区内是否有待加工客车等候，若有，则继续步骤4.2，若没有，则在当前道工序完成加工的客车直接进入到缓冲区最后一列的任意空闲车位，等待进入下一道工序上进行加工；

步骤4.2：计算由于客车上线加工后产生的空闲车位与相邻车位之间的改机代价；

步骤4.3：判断空闲车位与各个相邻车位之间改机代价的大小，选择移动改机代价最小的车位上的客车进入到空闲车位中；

步骤4.4：重复步骤4.2-4.3，指导客车在路由缓冲区中按照路由选择过程移动，直到这一次联动过程完成；

步骤5：判断是否全部客车在下一道工序中加工完成，若是，则结束路由缓冲区的排产任务，若不是，则返回步骤3。

所述步骤2中的路由缓冲模型包括如下参数：

(1)B_i,j表示路由缓冲区中第i行第j列的车位，i∈{1,2,...,n}，n表示路由缓冲区车位的总行数，j∈{1,2,...,m}，m表示路由缓冲区车位的总列数；

(3)T_CK_x表示不同的改机条件下改机操作所消耗的时间，x∈{1,2,...,o}，o表示改机条件的最大数量；

(4)CL_y表示待加工客车的类型，y∈{1,2,...,p}，p表示客车类型的最大数量；

(5)J_C_s,y表示客车J_s的类型；

(6)T_JC_α,α’表示同一工位连续加工的α类型与α'类型客车改机代价，α,α'∈{CL₁,CL₂,…,CL_p}；

(7)J_CD_s,s’,x表示在同一工位连续加工的两个不同客车的改机因素x是否相同：

(8)T_CD_s,s’表示两个不同的客车在同一工位连续加工所产生的总改机时间，

(9)T_BJ_{(i,j),(i’,j’)}表示缓冲区车位B_i,j与其缓冲区相邻车位B_i’,j’之间的改机代价，|i-i'|≤1，|j-j'|≤1，且|i-i'|+|j-j'|＝1；

(10)OP_l表示客车制造车间的加工工序，l∈{1,2,…,Q}，Q表示客车制造车间加工工序的最大数量；

(11)WS_l,t表示工序OP_l的第t个工位，t∈{1,2,…,M_l}，M_l表示该工序的最大工位数；

(12)A_l,t表示在工序OP_l的WS_l,t工位加工完成所有客车后在该工位的改机次数，A_l,t∈{1,2,3,…,S-1}；

(13)J_WS_l,t,s,s’表示客车J_s和J_s’是否在工位WS_l,t发生改机，其中：

(14)T_Sum_l,t表示在工序OP_l的WS_l,t工位加工完成所有客车后在该工位的总改机时间，

本发明的有益效果：

本发明提出一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法，其路由规则是基于改机代价建立的，即当有客车离开原车位时，计算该空闲车位与所有相邻车位中待加工客车之间的改机代价，选择改机代价最小的相邻车位中待加工客车移动到该空闲车位，直到完成一次联动移动过程，计算出总改机代价最小的移动路线，从而构建最小总改机代价路由规则，减少客车在下一道工序加工的改机时间和改机次数。该路由规则能够在整个加工过程中，指导客车在路由缓冲区中选择总改机代价最小的移动路线进行移动，使加工需求相似的客车在同一工位进行加工，发挥企业现有产能，提高加工效率，提高企业效益。

附图说明

图1为本发明实施例中具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法流程图；

图2为本发明实施例1中具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法中步骤4.1的示意图；

图3为本发明实施例2中具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法中步骤4.2的示意图；

图4为本发明实施例2中具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法中根据步骤4.3的判断结果移动后的示意图；

图5为图4根据步骤4.2的计算及步骤4.3的判断结果移动后的示意图；

图6为本发明实施例2中具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法中步骤5的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优势更加清晰,下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例1

一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法，流程如图1所示，具体方法如下所述：

步骤1：获取客车制造车间的生产数据，包括加工任务的客车数量、不同客车在缓冲区下一道工序加工的加工需求以及不同的改机操作所消耗的时间。

本实施例中，所有客车在路由缓冲区下一道工序的加工时间为：

J_T＝[20 5 18 11 15 19 38 11 22 10 17 9]

各个客车的客车类型为：

改机时间矩阵为：

步骤2：将客车、路由缓冲区和工序中的并行工位抽象为二维平面上的点，建立路由缓冲区模型；

路由缓冲模型包括如下参数：

(1)J_s表示待加工的客车，s∈{1,2,...,S}，S表示待加工客车的总数；

(2)B_i,j表示路由缓冲区中第i行第j列的车位，i∈{1,2,...,n}，n表示路由缓冲区车位的总行数，j∈{1,2,...,m}，m表示路由缓冲区车位的总列数；

(3)T_CK_x表示不同的改机条件下改机操作所消耗的时间，例如更换颜色原料、清洗工具、更换配件等各自所用的时间，x∈{1,2,...,o}，o表示改机条件的最大数量；

(4)CL_y表示待加工客车的类型，y∈{1,2,...,p}，p表示客车类型的最大数量；

(5)J_C_s,y表示客车J_s的类型；

(6)T_JC_α,α’表示同一工位连续加工的α类型与α’类型客车改机代价，α,α'∈{CL₁,CL₂,…,CL_p}；

(7)J_CD_s,s’,x表示在同一工位连续加工的两个不同客车的改机因素x是否相同：

(8)T_CD_s,s’表示两个不同的客车在同一工位连续加工所产生的总改机时间，

(9)T_BJ_{(i,j),(i’,j’)}表示缓冲区车位B_i,j与其缓冲区相邻车位B_i’,j’之间的改机代价，|i-i'|≤1，|j-j'|≤1，且|i-i'|+|j-j'|＝1；

(10)OP_l表示客车制造车间的加工工序，l∈{1,2,…,Q}，Q表示客车制造车间加工工序的最大数量；

(11)WS_l,t表示工序OP_l的第t个工位，t∈{1,2,…,M_l}，M_l表示该工序的最大工位数；

(12)A_l,t表示在工序OP_l的WS_l,t工位加工完成所有客车后在该工位的改机次数，A_l,t∈{1,2,3,…,S-1}；

(13)J_WS_l,t,s,s’表示客车J_s和J_s’是否在工位WS_l,t发生改机，其中：

(14)T_Sum_l,t表示在工序OP_l的WS_l,t工位加工完成所有客车后在该工位的总改机时间，

步骤3：判断路由缓冲区中是否有客车在下一道工序上线加工，若有，则继续步骤4，若没有，停止客车制造车间排产工作，直到有客车在下一道工序上线加工。

步骤4：在客车制造车间的加工工序中，加工完成的客车进入路由缓冲区中等待进行下一道工序的加工的过程中，按照基于改机代价的路由规则安排客车在缓冲区中的移动，具体步骤如下：

步骤4.1：判断缓冲区内是否有待加工客车等候，若有，则继续步骤4.2，若没有，则在当前工序完成加工的客车直接进入到缓冲区最后一列的任意空闲车位，等待进入下一道工序上进行加工。

如图2所示，本实施例中，实线框代表空闲车位，在路由缓冲区B中以不同线型的线框代表不同客车的不同加工需求，在工序OP_l中以不同线型的线框代表工位能够加工什么样需求的客车，并且路由缓冲区B中和工序OP_l中用相同的线型代表相同的加工需求，在WS_l,2工位加工完成的客车进入到路由缓冲区中等待进行下一道工序的加工，在车位B_n,m这n个车位中有空闲车位，则该待加工客车可以直接移动到该空闲车位，车位B_n,m上的客车可以进入工序OP_l+1上的任意一个工位

上进行加工，如图中箭头所示。

步骤5：判断是否全部客车在下一道工序中加工完成，若是，则结束路由缓冲区的排产任务，若不是，则返回步骤3。

本实施例中，全部客车已在下一道工序中加工完成，故结束路由缓冲区的排产任务。

实施例2

本实施例中，在缓冲区内有多个待加工客车等待，且包括路由选择过程，参数设置和具体实施步骤中步骤1-步骤4.1同实施例1。

步骤4.2：计算由于客车上线加工后产生的空闲车位与相邻车位之间的改机代价。

如图3所示，本实施例中，实线框代表空闲车位，在路由缓冲区B中以不同线型的线框代表不同客车的不同加工需求，在工序OP₂中以不同线型的线框代表工位能够加工什么样需求的客车，并且路由缓冲区B中和工序OP₂中用相同的线型代表相同的加工需求，例如，路由缓冲区B中，点线框B_1,3的待加工客车的需求，对应工序OP₂中，点线框WS_2,3能够加工客车此需求的客车，待加工客车在缓冲区的位置，此时由于车位B_2,3上的客车J₂上线加工空出车位B_2,3从而引发路由缓冲区的联动。与车位B_2,3相邻的车位B_1,3、B_2,2、B_3,3，车位B_2,3与这三个车位的改机代价分别为

步骤4.3：判断空闲车位与各个相邻车位之间改机代价的大小，选择移动改机代价最小的车位上的客车进入到空闲车位中。

本实施例中，由步骤4.2中的计算结果可以看出，车位B_2,2与车位B_2,3的改机代价最小，将车位B_2,2的待加工客车J₄移动到B_2,3，结果如图4所示。

步骤4.4：重复步骤4.2-4.3，指导客车在路由缓冲区中按照路由选择过程移动，直到这一次联动过程完成。

如图4所示，此时车位B_2,2空闲，与该车位相邻的车位为B_1,2、B_2,1、B_3,2，与之对应的改机代价为

此时，可以任选车位B_2,1、B_3,2上的待加工客车移动到车位B_2,2，结果如图5所示；

如图5所示，此时J₁₀移动到车位B_2,2空出其原车位B_2,1，与该车位相邻的车位为B_1,1、B_3,1，与之对应的改机代价为

所以将客车J₈移动到车位B_2,1，此时一次由路由规则指导的客车移动联动过程完成，结果如图6所示。

步骤5：判断是否全部客车在下一道工序中加工完成，若是，则结束路由缓冲区的排产任务，若不是，则返回步骤3。

如图6所示，若任意工位WS_l,t完成加工，路由缓冲区中车位B_1,3、B_2,3、B_3,3上的待加工客车上线加工则引发下一次联动过程。

若本实施例中，初始状态下的客车在没有任何指派规则的情况下进行移动，结果为在加工任务在工位WS_2,1上加工的客车为J₁₁、J₄、J₁、J₅，该工位的改机次数A_2,1＝2，该工位上产生的总该机时间T_Sum_2,1＝7。在工位WS_2,2上加工的客车为J₂、J₃、J₄、J₉，该工位的改机次数A_2,2＝3，该工位产生的总改机时间T_Sum_2,2＝20。在工位WS_2,3上加工的客车为J₁₂、J₆、J₈、J₇，该工位的改机次数A_2,2＝3，该工位产生的总改机时间T_Sum_2,3＝19。

若本实施例中，采用基于改机规则指导下的客车移动加工后，加工任务在工位WS_2,1上加工的客车为J₁₁、J₉、J₇，该工位的改机次数A_2,1＝1，该工位上产生的总该机时间T_Sum_2,1＝4。在工位WS_2,2上加工的客车为J₂、J₄、J₁₀、J₈、J₅，该工位的改机次数A_2,2＝3，该工位产生的总改机时间T_Sum_2,2＝12。在工位WS_2,3上加工的客车为J₁₂、J₁、J₃、J₆，该工位的改机次数A_2,2＝2，该工位产生的总改机时间T_Sum_2,3＝10。

可以看出，无论是各工位加工完成后的改机次数还是总改机时间，基于改机规则的路由规则都具有更好的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；因而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (2)

1.一种具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取客车制造车间的生产数据，包括加工任务的客车数量、不同客车在缓冲区下一道工序加工的加工需求以及不同的改机操作所消耗的时间；

步骤2：将客车、路由缓冲区和工序中的并行工位抽象为二维平面上的点，建立路由缓冲区模型；

步骤3：判断路由缓冲区中是否有客车在下一道工序上线加工，若有，则继续步骤4，若没有，停止客车制造车间排产工作，直到有客车在下一道工序上线加工；

步骤4：在客车制造车间的加工工序中，加工完成的客车进入路由缓冲区中等待进行下一道工序的加工的过程中，按照基于改机代价的路由规则安排客车在缓冲区中的移动，具体步骤如下：

步骤4.1：判断缓冲区内是否有待加工客车等候，若有，则继续步骤4.2，若没有，则在当前工序完成加工的客车直接进入到缓冲区最后一列的任意空闲车位，等待进入下一道工序上进行加工；

步骤4.2：计算由于客车上线加工后产生的空闲车位与相邻车位之间的改机代价；

步骤4.3：判断空闲车位与各个相邻车位之间改机代价的大小，选择移动改机代价最小的车位上的客车进入到空闲车位中；

步骤4.4：重复步骤4.2-4.3，指导客车在路由缓冲区中按照路由选择过程移动，直到这一次联动过程完成；

步骤5：判断是否全部客车在下一道工序中加工完成，若是，则结束路由缓冲区的排产任务，若不是，则返回步骤3。

2.根据权利要求1所述的具有路由缓冲区的客车制造车间排产方法，其特征在于，所述步骤2中的路由缓冲模型包括如下参数：

(1)J_s表示待加工的客车，s∈{1,2,...,S}，S表示待加工客车的总数；

(2)B_i,j表示路由缓冲区中第i行第j列的车位，i∈{1,2,...,n}，n表示路由缓冲区车位的总行数，j∈{1,2,...,m}，m表示路由缓冲区车位的总列数；

(3)T_CK_x表示不同的改机条件下改机操作所消耗的时间，x∈{1,2,...,o}，o表示改机条件的最大数量；

(4)CL_y表示待加工客车的类型，y∈{1,2,...,p}，p表示客车类型的最大数量；

(5)J_C_s,y表示客车J_s的类型；

(6)T_JC_α,α’表示同一工位连续加工的α类型与α’类型客车改机代价，α,α'∈{CL₁,CL₂,…,CL_p}；

(7)J_CD_s,s’,x表示在同一工位连续加工的两个不同客车的改机因素x是否相同：

(8)T_CD_s,s’表示两个不同的客车在同一工位连续加工所产生的总改机时间，s,s'∈{1,2,…,S}，

(9)T_BJ_{(i,j),(i’,j’)}表示缓冲区车位B_i,j与其缓冲区相邻车位B_i’,j’之间的改机代价，|i-i'|≤1，|j-j'|≤1，且|i-i'|+|j-j'|＝1；

(10)OP_l表示客车制造车间的加工工序，l∈{1,2,…,Q}，Q表示客车制造车间加工工序的最大数量；

(11)WS_l,t表示工序OP_l的第t个工位，t∈{1,2,…,M_l}，M_l表示该工序的最大工位数；

(12)A_l,t表示在工序OP_l的WS_l,t工位加工完成所有客车后在该工位的改机次数，A_l,t∈{1,2,3,…,S-1}；

(13)J_WS_l,t,s,s’表示客车J_s和J_s’是否在工位WS_l,t发生改机，其中：

(14)T_Sum_l,t表示在工序OP_l的WS_l,t工位加工完成所有客车后在该工位的总改机时间，

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