CN109189009A - 一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法，涉及制造企业生产车间调度领域。包括：获取车间的生产数据；建立公共缓冲区转运模型；判断当前工序对应有限缓冲区中是否有客车准备上线加工；判断客车欲进入工序对应有限缓冲区中是否有空闲车位；判断当前工序中是否有客车加工完成离开；判断平移车所处位置；按照公共缓冲区选择转运和平移车折返规则调动客车；判断是否加工完成预计数量的客车。本发明提供的一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法，是以平移车折返和公共缓冲区选择转运规则为核心的公共缓冲区动态增容调度方法，使车间内车位保持持续加工状态，减少生产堵塞，提高生产效率，发挥企业现有产能。

Description

一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法

技术领域

本发明涉及制造企业生产车间调度技术领域，具体涉及一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法。

背景技术

目前，针对客车这类大体积在制品，由于其制造车间有诸多物理环境因素的限制，因此工序之间的缓冲区多设置为包含有限个车位的有限缓冲区，但是由于生产节拍不一致，需求产能和提供产能波动等其他生产因素的影响，常会达到有限缓冲区所能容纳车辆的最大值，从而引起生产堵塞，影响整个生产进程。因此，实际生产企业会设置一个包含有限个车位的公共缓冲区，以一种简单实用的方式实现有限缓冲区的动态增容。公共缓冲区是一种特殊类型的有限缓冲区，相比于客车制造车间的有限缓冲区，客车在有限缓冲区中的车位、工序中的加工车位和公共缓冲区中的车位之间的移动过程更为复杂。客车制造车间的公共缓冲区同常规有限缓冲区一样，由一条容量有限的车道构成，当各工序对应的有限缓冲区容量达到限制时，从各工序加工车位离开的客车可以通过平移车转运到公共缓冲区内的车位存放，当有限缓冲区容量不再受到限制时，公共缓冲区内客车可以选择移回到有限缓冲区的空闲车位进行存放，公共缓冲区示意图如图1所示。

在客车制造车间中，当各工序间的有限缓冲区容量达到限制时，使用公共缓冲区来动态增加工序间有限缓冲区的容量，但是，由于公共缓冲区在客车制造生产线中被设置在不临近工序中加工车位的指定位置，因此转运过程需具有一定时间代价，不能忽略不计。同时，在公共缓冲区使用过程中，当有限缓冲区容量达到上限后，完工客车就直接转运进公共缓冲区。当有限缓冲区内客车移走出现空闲车位时，就直接从公共缓冲区中选取客车转运回有限缓冲区中，在客车被转运回有限缓冲区的空闲车位时间内，该空闲车位将无法被其他客车所占用。这种公共缓冲区的使用方式会出现即使有限缓冲区存在空闲车位但完工客车依旧无法移入的情况，从而延缓生产进程，使得生产线在增加公共缓冲区后依旧不能有效的减少所有客车的总完工时间、提高设备利用率，因此需要一种能有效解决具有公共缓冲区的客车生产线问题的调度方法，并且得到的调度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。

调整转运时间代价对于缩短客车生产过程的堵塞时间有很大作用，因此，基于客车在工序中的加工车位、有限缓冲区中的车位和公共缓冲区中的车位之间的移动特点，构建一种依据转运时间代价的平移车折返规则和公共缓冲区选择转运规则相结合的特殊局部调度规则。客车在加工车位、有限缓冲区和公共缓冲区之间的移动过程中该局部调度规则指导客车选择具有合理的总转运时间代价的移动路线移动，通过选择总转运时间代价最优的移动路线来提高客车生产车间生产效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法，根据客车在工序中的加工车位、有限缓冲区中的车位和公共缓冲区中的车位之间移动路线复杂的特点提出，通过转运时间代价构建平移车折返规则和公共缓冲区选择转运规则来控制客车在工序中的加工车位、有限缓冲区中的车位和公共缓冲区中的车位之间的移动过程，解决具有公共缓冲区的客车制造车间调度问题。其中，转运时间代价表示平移车将客车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间和有限缓冲区中的车位与公共缓冲区中的车位之间转运所需时间。

为了实现上述目的，一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法，包括以下步骤：

步骤1：获取客车制造车间的生产数据，包括预计加工客车的数量、平移车数量、客车在当前工序上的加工时长、平移车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间和平移车在有限缓冲区中的车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间；所述平移车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间和平移车在有限缓冲区中的车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间相等；

步骤2：将客车、有限缓冲区中的车位、公共缓冲区中的车位和工序中的并行加工车位抽象为二维平面上的点，建立公共缓冲区转运模型；

步骤3：判断当前工序对应的有限缓冲区中是否有客车准备上线加工，若有，则继续步骤4，若没有，停止客车制造车间调度工作，直到有客车在当前工序对应的有限缓冲区中准备上线加工；

步骤4：判断客车欲进入工序对应的有限缓冲区中是否有空闲车位，若没有，则继续步骤5，若有，则继续步骤7；

步骤5：判断当前工序中是否有客车加工完成离开所在加工车位，若有，则继续步骤6，若没有，则返回步骤3；

步骤6：判断平移车所处位置，若平移车处在客车当前所在工序中的加工车位处，则平移车立刻带动客车进行转运，经过标准转运时间移入公共缓冲区中，等待进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位准备上线加工，然后继续步骤7，若平移车处在公共缓冲区处，则平移车立刻经过标准转运时间移动到客车当前所在工序中的加工车位，返回步骤4，若平移车处于转运过程中，则等待平移车完成此时正在执行的工作，然后返回步骤4；

步骤7：在客车制造车间的加工工序中，按照公共缓冲区选择转运规则和平移车折返规则安排客车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间和公共缓冲区中的车位与有限缓冲区中的车位之间的移动，具体步骤如下：

步骤7.1：判断当前工序中是否有客车加工完成离开所在加工车位，若有，则客车直接进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位内暂存，继续步骤8，若没有，则继续步骤7.2；

步骤7.2：判断是否存在正在从当前工序向公共缓冲区转运客车的平移车，若存在，则继续步骤7.3，若不存在，则继续步骤7.4；

步骤7.3：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于正在从当前工序向公共缓冲区转运客车的已转运时间，若大于，则正在转运的客车立刻折返，经过正在转运客车的已转运时间后进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8；

步骤7.4：判断公共缓冲区内是否存在加工工序为欲进入工序的客车，若存在，则继续步骤7.5，若不存在，则返回步骤3；

步骤7.5：判断平移车是否处于公共缓冲区处，若是，则继续步骤7.6，若不是，则继续步骤7.7；

步骤7.6：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于标准转运时间，若大于，则公共缓冲区内加工工序为欲进入工序的客车立刻返回欲进入工序对应的有限缓冲区，经过标准转运时间进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8；

步骤7.7：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于平移车完成目前任务并回到公共缓冲区所需的时间，若大于，则平移车完成目前任务再回到公共缓冲区将加工工序为欲进入工序的客车取出，向欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位转运，经过标准转运时间进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8；

步骤8：判断已完成所有加工工序的客车数量是否等于预计加工客车的数量，若是，则结束排产任务，若否，则返回步骤3。

所述步骤2中的公共缓冲区转运模型包括如下参数：

(1)J_i表示第i个客车，i∈{1，2，...，n}，n表示待加工的客车总数；

(2)Oper_j表示第j道加工工序，j∈{1，2，...，m}，m表示加工的工序总数；

(3)WS_j，l表示第j道加工工序Oper_j的第l个车位，l∈{1，2，...，M_j}，M_j表示第j道加工工序Oper_j的并行车位数；

(4)Bl_p，k表示在第j道加工工序的有限缓冲区LBu_p中的第k个缓冲区位置，p∈{2，3，...，m}，k∈{1，2，...，Kl_p}，Kl_p表示第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中的车位数；

(5)WAl_p(t)表示t时刻第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中等待加工的客车集合：WAl_p(t)＝{J_i|OAl_i，p(t)＝1}，其中，

(6)Bp_q表示在公共缓冲区PBu中的第q个缓冲区位置，q∈{1，2，...，Kp}，Kp表示公共缓冲区PBu中的车位数，1≤Kp≤n-min{Kl_p}；

(7)S_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中的开始加工时间，C_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中的结束加工时间，Tb_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中进行加工的标准加工时间，C_i，j＝S_i，j+Tb_i，j；

(8)Tle_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j进入有限缓冲区LBu_p中的时间，Tll_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j离开有限缓冲区LBu_p的时间，Tlw_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中的等待时间，Tll_i，j+Tlw_i，j＝Tle_i，j；

(9)Tpe_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j进入公共缓冲区PBu的时间；

(10)Tpl_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j离开公共缓冲区PBu的时间；

(11)Tbt表示标准转运时间；

(12)Twl_i，j表示第i个客车J_i从第j道加工工序Oper_j下线的预计完工时间。

本发明的有益效果：

本发明提出一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法，是以平移车折返规则和公共缓冲区选择转运规则为核心的公共缓冲区动态增容调度方法，其中，平移车折返规则和公共缓冲区选择转运规则是依据转运时间代价建立的，平移车折返规则和公共缓冲区选择转运规则能够在整个加工过程中指导客车在工序中的加工车位、有限缓冲区中的车位和公共缓冲区中的车位之间的移动过程中选取总转运时间代价最合理的移动路线进行移动，进而达到车位保持持续加工状态的效果，减少生产堵塞，提高生产效率，发挥企业现有产能，提高企业效益。

附图说明

图1为本发明背景技术中客车制造车间的公共缓冲区示意图；

图2为本发明实施例中基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法流程图；

图3为本发明实施例1中基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法中步骤3的示意图；

图4为本发明实施例2中基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法中步骤4-步骤6中判断结果示意图；

图5为图4根据步骤6的判断结果移动过程示意图；

图6为图4根据步骤6的判断结果移动后的示意图；

图7为本发明实施例3中基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法步骤7流程图；

图8为本发明实施例3中基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法中步骤7.2的判断结果示意图；

图9为图8根据步骤7.3的判断结果移动过程示意图；

图10为图8根据步骤7.3的判断结果移动后的示意图；

图11为本发明实施例3中基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法中步骤7.5的判断结果示意图；

图12为图11根据步骤7.6的判断结果移动后的示意图。

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

一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法，流程如图2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，包括预计加工客车的数量、平移车数量、客车在当前工序上的加工时长、平移车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间和平移车在有限缓冲区中的车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间。

本实施例中，所述平移车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间和平移车在有限缓冲区中的车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间相等。

本实施例中，预计加工客车的数量为12，平移车数量为1，标准转运时间为5min，所有客车在当前工序的加工时间为：

j_T＝[16 19 25 19 20 26 22 31 32 23 20 14]

Tbt＝5min

步骤2：将客车、有限缓冲区中的车位、公共缓冲区中的车位和工序中的并行加工车位抽象为二维平面上的点，建立公共缓冲区转运模型；

公共缓冲区转运模型包括如下参数：

(1)J_i表示第i个客车，i∈{1，2，...，n}，n表示待加工的客车总数；

(2)Oper_j表示第j道加工工序，j∈{1，2，...，m}，m表示加工的工序总数；

(3)WS_j，l表示第j道加工工序Oper_j的第l个车位，l∈{1，2，...，M_j}，M_j表示第j道加工工序Oper_i的并行车位数；

(4)Bl_p，k表示在第j道加工工序的有限缓冲区LBu_p中的第k个缓冲区位置，p∈{2，3，...，m}，k∈{1，2，...，Kl_p}，Kl_p表示第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中的车位数；

(5)WAl_p(t)表示t时刻第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中等待加工的客车集合：WAl_p(t)＝{J_i|OAl_i，p(t)＝1}，其中，

(6)Bp_q表示在公共缓冲区PBu中的第q个缓冲区位置，q∈{1，2，...，Kp}，Kp表示公共缓冲区PBu中的车位数，1≤Kp≤n-min{Kl_p}；

(7)S_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中的开始加工时间，C_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中的结束加工时间，Tb_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中进行加工的标准加工时间，C_i，j＝S_i，j+Tb_i，j；

(8)Tle_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j进入有限缓冲区LBu_p中的时间，Tll_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j离开有限缓冲区LBu_p的时间，Tlw_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中的等待时间，Tll_i，j+Tlw_i，j＝Tle_i，j；

(9)Tpe_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j进入公共缓冲区PBu的时间；

(10)Tpl_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j离开公共缓冲区PBu的时间；

(11)Tbt表示标准转运时间；

(12)Twl_i，j表示第i个客车J_i从第j道加工工序Oper_j下线的预计完工时间。

步骤3：判断当前工序对应的有限缓冲区中是否有客车准备上线加工，若有，则继续步骤4，若没有，停止客车制造车间调度工作，直到有客车在当前工序对应的有限缓冲区中准备上线加工。

如图3所示，本实施例中，实线框代表空闲车位，在工序对应的有限缓冲区中以不同线型代表有限缓冲区中车位存放的不同客车，在加工工序中以不同线型的全框代表加工车位上的客车正处于加工状态，以不同线型的半框代表车位上的客车已加工完成处于待下线状态。在当前工序Oper₁中的WS_1，2加工车位加工完成的客车可以直接移动到欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂中的空闲车位暂存，等待进入工序Oper₂加工，欲进入工序Oper₂对应的有限缓冲区LBu₂中车位Bl_2，3上的客车可以进入其对应工序Oper₂上的任意一个空闲加工车位WS_2，2或WS_2，3上进行加工，如图中箭头所示。

步骤8：判断已完成所有加工工序的客车数量是否等于预计加工客车的数量，若是，则结束排产任务，若否，则返回步骤3。

本实施例中，已完成所有加工工序的客车数量已到达预计加工客车的数量，故结束排产任务。

实施例2

本实施例中，在欲进入工序对应的有限缓冲区内有多个待加工客车等待，参数设置和具体实施步骤中步骤1-步骤3同实施例1。

步骤4：判断客车欲进入工序对应的有限缓冲区中是否有空闲车位，若没有，则继续步骤5，若有，则继续步骤7。

如图4所示，本实施例中，实线框代表空闲车位，在欲进入工序Oper₂对应的有限缓冲区LBu₂中以不同线型代表有限缓冲区中车位存放的不同客车，在加工工序中以不同线型的全框代表加工车位上的客车正处于加工状态，以不同线型的半框代表加工车位上的客车已加工完成处于待下线状态，此时，欲进入工序Oper₂对应的有限缓冲区LBu₂中没有空闲车位。

步骤5：判断当前工序中是否有客车加工完成离开所在加工车位，若有，则继续步骤6，若没有，则返回步骤3。

如图4所示，本实施例中，当前工序Oper₁中的加工车位WS_1，2上有客车下线，由于欲进入工序Oper₂对应的有限缓冲区LBu₂中的车位均被占满，则当前工序Oper₁中的加工车位WS_1，2上的下线客车无法进入其欲进入工序Oper₂对应的有限缓冲区LBu₂中，因此客车需经过平移车转运进公共缓冲区存放。

步骤6：判断平移车所处位置，若平移车处在客车当前所在工序中的加工车位处，则平移车立刻带动客车进行转运，经过标准转运时间移入公共缓冲区中，等待进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位准备上线加工，然后继续步骤7，若平移车处在公共缓冲区处，则平移车立刻经过标准转运时间移动到客车当前所在工序中的加工车位，返回步骤4，若平移车处于转运过程中，则等待平移车完成此时正在执行的工作，然后返回步骤4。

如图4所示，本实施例中，平移车处于当前工序Oper₁处，因此客车可立刻被平移车转运，如图5所示，平移车将客车向公共缓冲区PBu转运，其中，平移车上的箭头代表平移车的移动方向，经过标准转运时间，如图6所示，客车被移入到公共缓冲区PBu的Bp₁车位内存放，在这一整段过程中欲进入工序Oper₂对应的有限缓冲区LBu₂始终处于被占满状态。

步骤8：判断已完成所有加工工序的客车数量是否等于预计加工客车的数量，若是，则结束排产任务，若否，则返回步骤3。

本实施例中，已完成所有加工工序的客车数量已到达预计加工客车的数量，故结束排产任务。

实施例3

本实施例中，在欲进入工序对应的有限缓冲区LBu₂内有若干个待加工客车暂存且有空闲车位存在，欲进入工序Oper₂内的加工车位均处于加工状态，参数设置和具体实施步骤中步骤1-步骤6同实施例1与例2。

步骤7：在客车制造车间的加工工序中，按照公共缓冲区选择转运规则和平移车折返规则安排客车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间和公共缓冲区中的车位与有限缓冲区中的车位之间的移动，流程如图7所示，具体步骤如下：

步骤7.1：判断当前工序中是否有客车加工完成离开所在加工车位，若有，则客车直接进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位内暂存，继续步骤8，若没有，则继续步骤7.2。

本实施例中，当前工序Oper₁中没有客车加工完成离开所在加工车位，因此，继续步骤7.2。

步骤7.2：判断是否存在正在从当前工序向公共缓冲区转运客车的平移车，若存在，则继续步骤7.3，若不存在，则继续步骤7.4。

如图8所示，在本实施例中，当前工序Oper₁和欲进入工序Oper₂中的所有加工车位均处于加工状态，同时有平移车正在将从当前工序Oper₁下线的客车向公共缓冲区PBu转运，此时欲进入工序Oper₂对应的有限缓冲区LBu₂内的车位Bl_2，1内的客车被移走处于空闲状态。

步骤7.3：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于正在从当前工序向公共缓冲区转运客车的已转运时间，若大于，则正在转运的客车立刻折返，经过正在转运客车的已转运时间后进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位残差，继续步骤8。

计算当前工序Oper₁内的每一辆客车的预计下线时间为Twl_6，1＝4min、Twl_8，1＝6min、Twl_11，1＝10min，得出当前工序Oper₁内的所有客车预计下线时间的最小值min(Twl_6，1，Twl_8，1，Twl_11，1)＝4min，同时，计算正在从当前工序Oper₁向公共缓冲区PBu转运客车的已转运时间为3min，将所有客车预计下线时间的最小值与正在从当前工序Oper₁向公共缓冲区PBu转运客车的已转运时间比较，得出正在从当前工序向公共缓冲区转运客车的已转运时间值较小，因此该正在从当前工序Oper₁向公共缓冲区PBu转运的客车立刻向欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂内的车位Bl_2，1折返，如图9所示，经过该客车的已转运时间进入欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂内的车位Bl_2，1中暂存，如图10所示。

若本实施例中，初始状态下的客车在常规公共缓冲区转运规则的情况下进行移动，在欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂内的车位Bl_2，1内的客车被移走处于空闲状态时，平移车将会保持当前状态将客车送入到公共缓冲区PBu内，需要花费2min，而2min后由于欲进入工序Oper₂内的车位Bl_2，1仍处于空闲状态，因此，刚转运进公共缓冲区PBu内的客车将会被立刻转运回到欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂的车位Bl_2，1内，在转运这段时间内欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂的车位Bl_2，1将无法被占用，此过程的转运时间为7min，而采用了平移车折返规则的转运时间为3min，相比较减少了4min。

步骤7.4：判断公共缓冲区内是否存在加工工序为欲进入工序的客车，若存在，则继续步骤7.5，若不存在，则返回步骤3。

如图11所示，公共缓冲区PBu内车位Bp₁内有客车暂存，此时欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂内的车位Bl_2，1内的客车被移走处于空闲状态。

步骤7.5：判断平移车是否处于公共缓冲区处，若是，则继续步骤7.6，若不是，则继续步骤7.7。

如图11所示，本实施例中，平移车处于公共缓冲区PBu处，因此，继续步骤7.6。

步骤7.6：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于标准转运时间，若大于，则公共缓冲区内加工工序为欲进入工序的客车立刻返回欲进入工序对应的有限缓冲区，经过标准转运时间进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序区中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8。

计算此时当前工序Oper₁内的每一辆客车的预计下线时间为Twl_4，1＝4min、Twl_5，1＝6min、Twl_12，1＝15min，得出当前工序Oper₁内的所有客车预计下线时间的最小值min(Twl_4，1，Twl_5，1，Twl_12，1)＝4min，将所有客车预计下线时间的最小值与标准转运时间比较，得出所有客车预计下线时间的最小值较小，因此欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂的车位Bl_2，1继续空闲，等待当前工序Oper₁内最先加工完成的客车J₄加工完成后进入欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂的车位Bl_2，1中暂存，如图12所示。

步骤7.7：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于平移车完成目前任务并回到公共缓冲区所需的时间，若大于，则平移车完成目前任务再回到公共缓冲区将加工工序为欲进入工序的客车取出，向欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位转运，经过标准转运时间进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8。

步骤8：判断已完成所有加工工序的客车数量是否等于预计加工客车的数量，若是，则结束排产任务，若否，则返回步骤3。

若本实施例中，初始状态下的客车在常规公共缓冲区转运规则的情况下进行移动，在欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂内的车位Bl_2，1内的客车被移走处于空闲状态时，平移车将会将公共缓冲区PBu中车位Bp₁内存放的客车移出送入欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂内的车位Bl_2，1内，需要花费5min，在转运这段时间内欲进入工序Oper₂对应有限缓冲区LBu₂的车位Bl_2，1将无法被占用，而此时客车J₄已经在4min前下线，堵塞在当前工序Oper₁的加工车位上，此过程的转运时间为5min，而采用了公共缓冲区选择规则的转运时间为4min，相比较减少了1min，且客车J₄没有堵塞在当前工序Oper₁的加工车位上。

由以上过程可以看出，无论是转运时间还是生产堵塞时间，依据转运时间代价的公共缓冲区选择转运规则和平移车折返规则相比于常规公共缓冲区转运规则都具有更好的优化效果。

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)

1.一种基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法，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，包括预计加工客车的数量、平移车数量、客车在当前工序上的加工时长、平移车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间和平移车在有限缓冲区中的车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间；所述平移车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间和平移车在有限缓冲区中的车位与公共缓冲区中的车位之间的标准转运时间相等；

步骤2：将客车、有限缓冲区中的车位、公共缓冲区中的车位和工序中的并行加工车位抽象为二维平面上的点，建立公共缓冲区转运模型；

步骤3：判断当前工序对应的有限缓冲区中是否有客车准备上线加工，若有，则继续步骤4，若没有，停止客车制造车间调度工作，直到有客车在当前工序对应的有限缓冲区中准备上线加工；

步骤4：判断客车欲进入工序对应的有限缓冲区中是否有空闲车位，若没有，则继续步骤5，若有，则继续步骤7；

步骤5：判断客车当前工序中是否有客车加工完成离开所在加工车位，若有，则继续步骤6，若没有，则返回步骤3；

步骤6：判断平移车所处位置，若平移车处在客车当前所在工序中的加工车位处，则平移车立刻带动客车进行转运，经过标准转运时间移入公共缓冲区中，等待进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位准备上线加工，然后继续步骤7，若平移车处在公共缓冲区处，则平移车立刻经过标准转运时间移动到客车当前所在工序中的加工车位，返回步骤4，若平移车处于转运过程中，则等待平移车完成此时正在执行的工作，返回步骤4；

步骤7：在客车制造车间的加工工序中，按照公共缓冲区选择转运规则和平移车折返规则安排客车在工序中的加工车位与公共缓冲区中的车位之间和公共缓冲区中的车位和有限缓冲区中的车位之间的移动，具体步骤如下：

步骤7.1：判断当前工序中是否有客车加工完成离开所在加工车位，若有，则客车直接进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位内暂存，继续步骤8，若没有，则继续步骤7.2；

步骤7.2：判断是否存在正在从当前工序向公共缓冲区转运客车的平移车，若存在，则继续步骤7.3，若不存在，则继续步骤7.4；

步骤7.3：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于正在从当前工序向公共缓冲区转运客车的已转运时间，若大于，则正在转运的客车立刻折返，经过正在转运客车的已转运时间后进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8；

步骤7.4：判断公共缓冲区内是否存在加工工序为欲进入工序的客车，若存在，则继续步骤7.5，若不存在，则返回步骤3；

步骤7.5：判断平移车是否处于公共缓冲区处，若是，则继续步骤7.6，若不是，则继续步骤7.7；

步骤7.6：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于标准转运时间，若大于，则公共缓冲区内加工工序为欲进入工序的客车立刻返回欲进入工序对应的有限缓冲区，经过标准转运时间进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序区中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8；

步骤7.7：判断当前工序中每一辆处于加工状态客车的预计完工时间的最小值是否大于平移车完成目前任务并回到公共缓冲区所需的时间，若大于，则平移车完成目前任务再回到公共缓冲区将加工工序为欲进入工序的客车取出，向欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位转运，经过标准转运时间进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位，继续步骤8，若不大于，则欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位继续空闲，等待当前工序区中最先加工完成的客车进入欲进入工序对应有限缓冲区的空闲车位暂存，继续步骤8；

步骤8：判断已完成所有加工工序的客车数量是否等于预计加工客车的数量，若是，则结束排产任务，若否，则返回步骤3。

2.根据权利要求1所述的基于公共缓冲区的客车制造车间动态增容调度方法，其特征在于，所述步骤2中的公共缓冲区转运模型包括如下参数：

(1)J_i表示第i个客车，i∈{1，2，...，n}，n表示待加工的客车总数；

(2)Oper_j表示第j道加工工序，j∈{1，2，...，m}，m表示加工的工序总数；

(3)WS_j，l表示第j道加工工序Oper_j的第l个车位，l∈{1，2，...，M_j}，M_j表示第j道加工工序Oper_j的并行车位数；

(4)Bl_p，k表示在第j道加工工序的有限缓冲区LBu_p中的第k个缓冲区位置，p∈{2，3，...，m}，k∈{1，2，...，Kl_p}，Kl_p表示第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中的车位数；

(5)WAl_p(t)表示t时刻第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中等待加工的客车集合：

WAl_p(t)＝{J_i|OAl_i，p(t)＝1}，其中，

(6)Bp_q表示在公共缓冲区PBu中的第q个缓冲区位置，q∈{1，2，...，Kp}，Kp表示公共缓冲区PBu中的车位数，1≤Kp≤n-min{Kl_p}；

(7)S_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中的开始加工时间，C_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中的结束加工时间，Tb_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j中进行加工的标准加工时间，C_i，j＝S_i，j+TB_i，j；

(8)Tle_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j进入有限缓冲区LBu_p中的时间，Tll_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j离开有限缓冲区LBu_p的时间，Tlw_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j的有限缓冲区LBu_p中的等待时间，Tll_i，j+Tlw_i，j＝Tle_i，j；

(9)Tpe_i，p表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j进入公共缓冲区PBu的时间；

(10)Tpl_i，j表示第i个客车J_i在第j道加工工序Oper_j离开公共缓冲区PBu的时间；

(11)Tbt表示标准转运时间；

(12)Twl_i，j表示第i个客车J_i从第j道加工工序Oper_j下线的预计完工时间。