CN109242230A - 一种解决wbs排序问题的调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种解决WBS排序问题的调度方法,具体针对整车在进入涂装车间前,为保证按时交货、不影响涂装车间生产、降低喷涂颜色更换频率的前提下,在WBS对整车重新排序的问题。其步骤如下:步骤1:初始化;步骤2:待入道车辆转到步骤3;待出道车辆转到步骤4;步骤3:计算符合待入道条件的唯一车道,进行入道操作,转到步骤5;步骤4:计算符合待出道条件的唯一车辆,进行出道操作,转到步骤5;步骤5:更新WBS缓冲区各车道信息、接收待入道车辆和待出道指令,分别转到步骤2和步骤3。本发明能够解决WBS缓冲区排序不合理造成的涂装车间喷涂颜色频繁更换、产能下降、喷涂成本高问题,避免了涂装车间喷涂颜色频繁更换,提高了涂装车间的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种解决WBS排序问题的调度方法,具体针对整车在进入涂装车间前,为保证按时交货、不影响涂装车间生产、降低喷涂颜色更换频率的前提下,在WBS对整车重新排序的问题。
背景技术
我国小型汽车制造业市场环境的主要特点是品种多样、订单批量小、交货日期紧等。为适应市场环境、提升市场竞争力、保证交货期,汽车制造企多采用混流装配线生产模式,即同一生产线可以生产多种车型、多种颜色的车。这种方式虽然有助于企业争取更多的市场份额,但也无形中降低了产能、增加了生产成本。批量小、品种的多样使批量生产成为不可能、同时因为物料的频繁变更、加工条件、加工工时的不同、造成物料浪费、产能低下、负荷不均衡、车间之间无法连续生产等问题。为解决这些问题,小型汽车制造企业在不同车间之间添加缓冲区,主要表现为在焊装车间和涂装车间之间添加白车身缓冲区WBS(WhiteBody Storage)、在涂装车间和总装车间之间添加PBS(Painted Body Storage)缓冲区,通过对这些缓冲区内的车辆进行重新排序,已提高产能、降低生产成本。
随着制造业信息化程度的不断提高,针对缓冲区调度的研究也越来越深入。在小型车和缓冲区调度的研究方面,目前国内的主要研究单位是华中科技大学。通过其阅读成果可知他们的研究主要集中于车间关联生产的运作优化。单独针对WBS缓冲区调度,对涂装车间的运作优化进行的研究很少。WBS缓冲区类型主要包括链表式缓冲区、堆栈式缓冲区、环形缓冲区、线性缓冲区、后移式缓冲区和自由式缓冲区。其中链表式缓冲区、堆栈式缓冲区、环形缓冲区和自由式缓冲区比较简单,因此研究多集中于线性缓冲区和后移式缓冲区。而对于线性和环形结合的这种缓冲区排序问题的调度研究,无论是期刊和发明专利基本都没有。本发明着重针对线性和环形结合的这种WBS缓冲区类型排序问题而描述的一种调度方法。
在实际生产中,组合式的WBS缓冲区需要考虑的约束条件更加复杂,缓冲区的规模也更大,调度人员无法计算,只能进行人工调度,喷涂车间喷涂颜料变换频率提高,紧急和返修车辆滞留缓冲区,交货期延误、时间和生产成本增加。
发明内容
针对上述问题,本发明提出了一种解决WBS排序问题的调度方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种解决WBS排序问题的调度方法,包括以下步骤:
步骤1:将WBS缓冲区W逻辑抽象为FIFO队列的集合,表示为其中Pi为FIFO队列;n为自然数;
步骤2:定义车辆属性;
步骤3:依据FIFO队列Pi的属性确定FIFO队列Pi属于何种FIFO队列、队列的容量、已占用队列的优先级,并确定FIFO队列的唯一标识;
步骤4:将调度指令C逻辑抽象为事件组成的事件集合,表示为其中oi为事件;
步骤5:将接收到的PLC信号分为两种类型:入道信号出道信号
步骤6:将影响调度的约束RC逻辑抽象为规则的集合,表示为其中Ri为规则;
步骤7:接收入道信号后,获取可入道的队列集合其中Pi,j为队列Pi的第j个位置是否有车,当Pi,j=1时表示该位置有车,当Pi,j=0时表示该位置没有车;
如果满足条件紧急订单或者返修订单,则直接进入快速队列,否则从可入道队列中,依据规则的优先级选出唯一可入道队列;
步骤8:接收出道信号后,遍历缓冲区可出道车道车辆,求出满足与可出道信号相同颜色的车辆集合;并选择该车辆集合中各个车辆出道代价最小的先出道。
所述FIFO队列分为如下类型:快速FIFO队列,普通FIFO队列,返回FIFO队列,特定队列、冻结队列。
车辆属性包括车辆唯一标识、车辆类型、车辆颜色、车型、发动机类型、变速箱类型、下线时间;其中,车辆类型标识车辆为特殊车或普通车。
所述事件分为如下类型:入道事件,出道事件。
所述规则分为如下类型:颜色集中规则、先进先出规则、等待时间最长先出规则、紧急订单优先规则、返修优先规则。
所述步骤6具体如下:
2)普通车入道,存在颜色相同的对列,队列未满,并且队列调度代价小于指定代价N,则符合可调度队列;
2)普通车入道,不存在符合要求颜色的队列,但是存在空队列,则符合可调度队列;
3)普通车入道,不存在符合要求颜色的队列,也不存在空队列,但存在调度代价小于N的队列,则取调度代价最小的队列;
4)特殊车直接进入快速道。
所述步骤7具体如下:
4)快速道有车,则首先出快速道的车。
5)快速道无车,存在符合条件的车道,则从该车道出车;
6)快速道无车,调序后符合条件的车道,则从该车道出车;
4)快速道无车,不存在符合条件的车道,取负荷率最小的车道出车。
本发明具有以下优点:
1.能够解决由于涂装车间频繁更换喷涂颜料而造成的时间、成本等代价的损失。
2.避免了涂装车间喷涂颜料的频繁更换。
3.避免了因为盲目调度或调度不合理而造成的交货期延误。
4.本发明能够解决WBS缓冲区排序不合理造成的涂装车间喷涂颜色频繁更换、产能下降、喷涂成本高问题,避免了涂装车间喷涂颜色频繁更换,提高了涂装车间的生产效率。
附图说明
图1为本发明的总体流程图;
图2为初始状态的WBS缓冲区实例图;
图3为WBS入道后实例图;
图4为经过排序后WBS出道实例图;
具体实施方式
下面结合附图及实施案例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示。一种解决WBS排序问题的调度方法,包括以下步骤:
步骤1:将WBS缓冲区W逻辑抽象为一系列FIFO(First In First Out)队列的集合,表示为n为WBS缓冲区队列的个数;其中Pi为FIFO队列,FIFO队列分为如下类型:快速FIFO队列,普通FIFO队列,返回FIFO队列,特定队列、冻结队列;
步骤2:定义车辆Ci属性,车辆Ci的属性包括车辆唯一标识、车辆类型、车辆颜色、车型、发动机类型、变速箱类型、下线时间;其中,车辆类型标识车辆为特殊车或普通车。特殊车或普通车根据需求设定。
步骤3:定义FIFO队列Pi属性,FIFO队列Pi的属性包括队列唯一标识、队列类型、队列的容量、已占用队列的优先级等;
步骤4:将调度指令C逻辑抽象为一系列基本事件组成的事件集合,表示为n为基本事件的个数;其中oi为基本事件,基本事件分为如下类型:入道事件,出道事件;
步骤5:将接收到的PLC信号分为两种类型:入道信号出道信号
步骤6:将影响调度的约束RC逻辑抽象为一系列规则的集合,表示为n为规则的个数;其中Ri为规则,规则分为如下类型:颜色集中规则、先进先出规则、等待时间最长先出规则、紧急订单优先规则、返修优先规则。
颜色集中规则:入道时,相同颜色的车辆进同一车道,出道时,颜色相同的车辆优先出道。
先进先出规则:同一车道,先入道的车辆,先出道。
等待时间最长先出规则:等待时间最长的车辆最先出道。
紧急订单优先规则:紧急订单的车辆优先入道、出道。
返修优先规则:返修车辆优先出道。
步骤7:接收入道信号后,计算可入道的队列集合其中Pi,j为队列Pi的第j个位置是否有车,当Pi,j=1时表示该位置有车,当Pi,j=0时表示该位置没有车。为接收入道信号可入道的队列集合;
如果满足条件紧急订单或者返修订单,则直接进入快速队列,否则从可入道队列中依据约束规则优先级进行计算,选出唯一可入道队列。
步骤8:接收出道信号后,对缓冲区可出道车道车辆进行计算,求出满足与可出道信号相同颜色的车辆集合。并分别计算满足条件的各个车辆出道所需要的代价(现有技术),代价最小的先出道。
所述步骤7的计算公式如下:
该表示为:普通车入道,存在颜色相同的对列,队列未满,并且队列调度代价小于N,则符合可调度队列。其中表示待入道车辆颜色,代表i车道第j个位置车辆颜色,表示i车道第j个位置以后没有车,表示i车道内车辆重新排序的代价在指定代价N范围内。n为指定代价;
该公式表示为:普通车入道,不存在符合要求颜色的队列,但是存在空队列,则符合可调度队列。其中表示待入道车辆颜色,代表i车道第j个位置车辆颜色,Pi,1=0表示i车道第1个位置以后没有车,即该车道为空车道。
该公式表示为:普通车入道,不存在符合要求颜色的队列,也不存在空队列,但存在调度代价小于N的队列,则取调度代价最小的队列。其中表示待入道车辆颜色,代表i车道第j个位置车辆颜色,Pi,1=0表示i车道第1个位置有车,表示i车道内车辆重新排序的代价在指定代价N范围内。Pmin(i),j表示符合条件且代价最小的车辆;
代表快速道
该公式表示为:特殊车直接进入快速道。其中代表车道Pi第j个位置车的下线时间,代表待入道车的下线时间,N代表时间差的最大临界值,代表车道Pi内的车不需要通过返回道进行调序。
所述步骤8的计算公式为:
k代表快速道,Pk,1=1代表快速道有车。
该公式表示为:快速道有车,则首先出快速道的车。
该公式表示为:快速道无车,存在符合条件的车道,则从该车道出车。其中表示待入道车辆颜色,代表i车道第1个位置车辆颜色,表示其它车道出车代价大于i车道代价。
该公式表示为:快速道无车,调序后符合条件的车道,则从该车道出车。其中表示待入道车辆颜色,代表i车道第1个位置车辆颜色,表示其它车道出车代价大于i车道代价。
快速道无车,不存在符合条件的车道,取负荷率最小的车道出车。表示Pi,1进返回道重新排序比Pi,1出道代价小于临界值N,表示待入道车辆颜色,代表i车道第1个位置车辆颜色。TPk,1表示代表k车道第1个位置车辆出道所需的时间,TPi,1表示代表i车道第1个位置车辆出道所需的时间;
表1描述了WBS缓冲区布局情况,本发明针对缓冲区类型为线性和环形相结合的缓冲区类型。缓冲区中共有7条车道,均属于FIFO类型车道,其中一条作为快速车道,一条作为返回道,5条作为普通车道。返回道可供缓冲区内车辆进行排序,快速道作为紧急车和返修车通过。
表1
表2描述了WBS缓冲区车辆进出记录,通过该记录可以计算出当前缓冲区车辆情况。
表2
车辆编码 | 车辆类型 | 车辆颜色 | 车道编码 | 入/出 | 入/出时间 | 下线时间 |
C1 | 正常车辆 | 白色 | 车道1 | IN | 8:00 | D+5 |
C2 | 正常车辆 | 白色 | 车道1 | IN | 8:10 | D+5 |
C3 | 正常车辆 | 红色 | 车道2 | IN | 8:20 | D+5 |
C4 | 正常车辆 | 黑色 | 车道3 | IN | 8:30 | D+5 |
C5 | 正常车辆 | 蓝色 | 车道4 | IN | 8:40 | D+5 |
C6 | 正常车辆 | 红色 | 车道2 | IN | 8:50 | D+5 |
C7 | 正常车辆 | 红色 | 车道2 | IN | 9:00 | D+5 |
C8 | 正常车辆 | 银色 | 车道5 | IN | 9:10 | D+5 |
C8 | 正常车辆 | 银色 | 车道5 | OUT | 9:30 | D+5 |
对表2进行计算,可以得出图2,图2图形化方式展现了当前WBS缓冲区状态。
在图2中有15辆车待入道,这15辆车存放于前导缓冲区,该缓冲区类型为FIFO对列。这15辆车序为(白1、白2、白3、银1、红1、红2、蓝1、黑1、黑2、白4、白5、白6、白7、白8、、白9)。
待入道车辆{白1、白2、白3}按公式计算,可得结果为{P1,3、P1,4、P1,5},即分别进入车道1第3、4、5位置。待入道车辆按公式计算,可得结果为P5,1,即进入车道5第1位置。{红1、红2、蓝1、黑1、黑2、白4、白5}按公式计算,可得结果为{P2,4、P2,5、P4,2、P3,2、P3,3、P1,6、P1,7}。{白6、白7、白8、、白9}符合公式可得结果为{P2,6、P2,7、P3,4、P3,5}。前导区中的车辆入WBS缓冲区结果后如图3所示。
假定当前出道车辆颜色为银色,按公式和公式计算下一个出车颜色为银色,然后是白色。按公式计算,需要对2车道和3车道进行重新排序。计算结果如图4所示,出车队列为{银1、白1、白2、白3、白4、白5、白6、白7、白8、白9、红1、红2、红3、红4、红5、黑1、黑2、黑3、蓝1}。
Claims (7)
1.一种解决WBS排序问题的调度方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:将WBS缓冲区W逻辑抽象为FIFO队列的集合,表示为其中Pi为FIFO队列;n为自然数;
步骤2:定义车辆属性;
步骤3:依据FIFO队列Pi的属性确定FIFO队列Pi属于何种FIFO队列、队列的容量、已占用队列的优先级,并确定FIFO队列的唯一标识;
步骤4:将调度指令C逻辑抽象为事件组成的事件集合,表示为其中oi为事件;
步骤5:将接收到的PLC信号分为两种类型:入道信号出道信号
步骤6:将影响调度的约束RC逻辑抽象为规则的集合,表示为其中Ri为规则;
步骤7:接收入道信号后,获取可入道的队列集合其中Pi,j为队列Pi的第j个位置是否有车,当Pi,j=1时表示该位置有车,当Pi,j=0时表示该位置没有车;
如果满足条件紧急订单或者返修订单,则直接进入快速队列,否则从可入道队列中,依据规则的优先级选出唯一可入道队列;
步骤8:接收出道信号后,遍历缓冲区可出道车道车辆,求出满足与可出道信号相同颜色的车辆集合;并选择该车辆集合中各个车辆出道代价最小的先出道。
2.根据权利要求1所述的一种解决WBS排序问题的调度方法,其特征在于所述FIFO队列分为如下类型:快速FIFO队列,普通FIFO队列,返回FIFO队列,特定队列、冻结队列。
3.根据权利要求1所述的一种解决WBS排序问题的调度方法,其特征在于所述车辆属性包括车辆唯一标识、车辆类型、车辆颜色、车型、发动机类型、变速箱类型、下线时间;其中,车辆类型标识车辆为特殊车或普通车。
4.根据权利要求1所述的一种解决WBS排序问题的调度方法,其特征在于所述事件分为如下类型:入道事件,出道事件。
5.根据权利要求1所述的一种解决WBS排序问题的调度方法,其特征在于所述规则分为如下类型:颜色集中规则、先进先出规则、等待时间最长先出规则、紧急订单优先规则、返修优先规则。
6.根据权利要求1所述的一种解决WBS排序问题的调度方法,其特征在于所述步骤6具体如下:
1)普通车入道,存在颜色相同的对列,队列未满,并且队列调度代价小于指定代价N,则符合可调度队列;
2)普通车入道,不存在符合要求颜色的队列,但是存在空队列,则符合可调度队列;
3)普通车入道,不存在符合要求颜色的队列,也不存在空队列,但存在调度代价小于N的队列,则取调度代价最小的队列;
4)特殊车直接进入快速道。
7.根据权利要求1所述的一种解决WBS排序问题的调度方法,其特征在于所述步骤7具体如下:
1)快速道有车,则首先出快速道的车。
2)快速道无车,存在符合条件的车道,则从该车道出车;
3)快速道无车,调序后符合条件的车道,则从该车道出车;
4)快速道无车,不存在符合条件的车道,取负荷率最小的车道出车。
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