专利名称：一种吊挂生产流水线动态平衡方法
技术领域：
本发明属于自动吊挂流水式生产技术领域，尤其涉及ー种吊挂生产流水线动态平衡方法。
背景技术：
随着计算机技术的发展，在服装生产方面，也出现了新型的生产方式，即自动吊挂流水式生产系统。自动吊挂流水式生产系统可以说是线性传送带生产系统和捆扎式生产系统的结合。集合了两者的优点，避免了它的缺点。这一点需要计算机技术来控制调度才得以实现。它是一种悬空物件传输系统，将エ件夹在吊架上通过轨道进行传输，运输到指定的站点，然后将吊架自动放入站点，站点的工人从吊架上取下エ件，加工完毕后让吊架夹上，送入传送轨道，计算机再自动控制吊架寻找下一道エ序加工站点。利用RFID技木，每ー个吊架都有自己的独立id，在轨道适当处都有传感器，计算机知道每ー个吊架的情况然后进行调控。 通常计算机只负责对轨道吊架的基本控制，但是并没有发挥计算机所有的作用。对于自动吊挂流水式生产系统仍然有它的瓶颈。在エ序安排上是依靠人为的エ序安排，而不一定安排合理。因此，当前有许多研究利用计算机去解决エ序的安排问题，代替人为主观的エ序安排，通过计算机对生产情况的分析来安排エ序。使得各个エ序生产速度相当，这样就不会出现吊架的阻塞，并且也不会存在没有吊架可以做的站点。然而即使是ー个完美的エ序安排，也会因为细小的差异，导致较长时间后依然不平衡。并且エ序的调整会影响机器和工人的调整，较为麻烦。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种吊架动态调度的方法去动态平衡流水线，使得流水线生产不会因失去平衡而生产效率低下。这里我们简单考虑ー下瓶颈问题产生的原因，如图I所示，当我们分配了 A、B两道エ序之后，假设先做Aエ序，然后再做Bエ序。如果Aエ序生产速度和Bエ序生产速度相当，则不容易出现阻塞。但是当A、Bエ序生产速度不相同时，就会出现瓶颈问题。这里的瓶颈问题不仅仅是阻塞，同时也可能是由于Bエ序生产过快，导致空闲时间。这里如果Aエ序整体加工速度过快，就会让半成品在Bエ序的各个站点的缓冲区积累，最終造成阻塞。而Bエ序整体加工速度过快，则是没有足够的Aエ序加工后的半成品送达，使得Bエ序在某些时间段，某些站点将无事可做，这都是生产过程中尽量避免发生的情況。最直观的想法就是合理的安排エ序，使得各个エ序的生产速度近似一祥。但是对于エ序的平衡仍然不能彻底的解决瓶颈问题的出现，并且在实际生产中不容易实现。因此结合吊挂服装流水线生产系统自身的特点以调度吊架的方式来解决这个问题。设想如果Aエ序的生产速度慢于Bエ序，则Bエ序在某些时间段没有エ件可以加エ，而此时如果能将要进入Aエ序站点的エ件调度给Bエ序的站点让其帮忙完成Aエ序的加工，则既可以使得Bエ序的站点不会出现空闲时间，同时也变相的加快了 Aエ序的加工速度，此时Bエ序某站点相当于临时被修改成做Aエ序站点。通过吊架的调度来达到转换エ序的目的，以此来平衡エ序之间的生产速度差，平衡整个流水线的生产。由于每ー个站点都存在自己的缓冲区，而我们希望是通过一种隐式调度的方式来实现算法，由于缓冲区中的吊架必须人为的进行调度，所以算法不调度已经进入缓冲区的吊架，而是调度将要进站的吊架让其改变最終的进站站点来实现。实现方式如图2所示。本发明的技术方案为ー种吊挂生产流水线动态平衡方法，其步骤为I)上位机定期查询数据库中的站点信息表，筛选出能够完成当前エ序的站点；
2)上位机在数据库中查询当前所筛选出每ー站点的站点在岗职エ、所属エ序、需要完成エ序及缓冲区内该エ序的吊架数量，并预测未来时间T3后完工吊架数N ;3)上位机在数据库中查询当前姆ーエ序对应的站点集合、站点集合中所有站点缓冲区吊架总数，计算当前每ーエ序的エ序时间T3后完工吊架数、前置エ序时间T3后完工吊架、额定生产时间、エ序性质；所述エ序性质包括满站エ序、空闲エ序、普通エ序；4)上位机查询所述数据库将所需设备和线色相同的エ序划分为ー组；5)上位机对每ー组内的吊架进行调度，得到每ー组的调度方案；再综合各组调度方案，调度吊架到相应站点；其中，对每ー组内的吊架调度方案为a)如果组内同时存在满站エ序和空闲エ序，则首先选取ー满站エ序和一空闲エ序；然后选取所选满站エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架，选取所选空闲エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调入吊架；更新满站エ序的エ序溢出吊架数和空闲エ序的空闲时间；b)如果组内只存在满站エ序和普通エ序，则首先选取ー满站エ序和ー个或多个普通エ序；然后选取所选满站エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架，选取所选普通エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调入吊架；更新满站エ序的エ序溢出吊架数和普通エ序的伪空闲时间；c)如果组内只存在空闲エ序和普通エ序，则首先选取一空闲エ序和ー个或多个普通エ序；然后选取所选普通エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架，选取所选空闲エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调入吊架；更新普通エ序的伪空闲时间和空闲エ序的空闲时间。进ー步的，计算所述エ序性质的方法为I)如果公式前置エ序时间T3后完工吊架+当前缓冲区吊架总数-エ序时间T3后完工吊架数>=Q*站点数，成立，则当前エ序性质为满站エ序；其中，Q为满站吊架数量；2)如果当前エ序性质不是满站，则将所述站点集合中时间T3内无法完成站点缓冲区吊架的站点删除，然后判断公式前置エ序时间T3后完工吊架+当前缓冲区吊架总数-エ序时间T3后完工吊架数<站点数，是否成立，如果成立则当前エ序性质为空闲エ序;3)如果当前エ序性质既不是满站，也不是空闲；将当前エ序性质为普通エ序。
进ー步的，所述エ序溢出吊架数的计算方法为前置エ序时间T3后完工吊架+当前缓冲区吊架总数-エ序时间T3后完工吊架数-Q*站点数，得到所述エ序溢出吊架数；所述空闲时间的计算方法为(エ序时间T3后完工吊架数-前置エ序时间T3后完工吊架数-缓冲区吊架当前总数)*额定生产时间，得到所述空闲时间；所述伪空闲时间的计算方法为(前置エ序时间T3后完工吊架数+缓冲区吊架当前总数-エ序时间T3后完工吊架数)*额定生产时间，得到所述伪空闲时间。进ー步的，步骤a)中，选取ー满站エ序和一空闲エ序的方法为根据额定生产时间，优先选取满站エ序中额定生产时间最小的满站エ序；根据空闲时间，优先选取空闲エ序中空闲时间最大的エ序。进ー步的，步骤b)中，选取ー满站エ序和ー个或多个普通エ序的方法为根据额定生产时间，优先选取满站エ序中额定生产时间最小的满站エ序；然后计算完成所选满站·エ序调出的エ序溢出吊架数所需时间TM，根据时间TM选取能完成所选满站エ序溢出吊架数的伪空闲时间由小到大的的ー个或者多个普通エ序。进ー步的，步骤c)中，选取一空闲エ序和ー个或多个普通エ序的方法为根据空闲时间，优先选取空闲时间最大的空闲エ序，作为调入吊架的エ序；选取伪空闲时间由大到小的ー个或者多个普通エ序，作为调出吊架的エ序。进ー步的，将所述站点集合中时间T3内无法完成站点缓冲区吊架的站点删除的方法为根据站点T3时间内完成的吊架数计算该站点做其指定エ序的生产速度，非该站点指定エ序的吊架按其エ序的额定生产时间生产速度；然后计算该站点缓冲区中所有吊架的生产时间并求和，如果其值大于T3，则该站点在T3时间内无法完成自己缓冲区内吊架，删除该站点。进ー步的，所述预测未来时间T3后完工吊架数的方法为上位机统计最近时间T2内，站点完成其所属エ序的吊架数M，将吊架数M作为预测未来时间T3后完工吊架数N。进ー步的，上位机定期时间间隔为Tl，Tl = T2 = T3 = T ;所述T取值为20 60分钟。进ー步的，采用矩阵方式记录每一组的调度方案，其中，矩阵中的元素Du表示エ序i调度到エ序j的吊架数，负值表示实际上是エ序j调度エ序i ;然后以邻接矩阵的方法综合各组调度方案。与现有技术相比，本发明的积极效果为本发明考虑自动吊挂流水式流水线生产系统中吊架控制的自由性，通过调整吊架的分配，来达到改变エ序的目的，吊架调整更具有灵活性，可以随便将吊架调度到非本エ序站点代为完成本エ序的加工，具有实时性，大大缓解了生产流水线中的拥堵问题，提高了エ作效率。另外吊架是我们调整的最小単位，因此具有最高的精确性。
图I为瓶颈广生原因图；图2为吊架调度来平衡流水线图；图3为满站エ序和空闲エ序同时存在图；图4为调度系统图。
具体实施例方式吊架的调度算法并不是直接进行，首先需要从数据库中提取所需要的数据，并进行一定的预处理，计算出一些中间量，由这些中间数据參与最直接的算法计算。算法的核心在于贪心捜索，瓶颈移动，通过逐渐消除“满站”和“空闲”站点来解决平衡问题，是ー种启发式搜索的算法。一、预处理预处理的作用在于将没有意义的分散的数据，经过一定的计算和统计形成算法中有意义的量。并且，通过预处理的计算，可以使我们在核心算法实现的时候避免重复的ー些计算。本方法在预处理之前需要定义两个概念时间T和满站吊架数量Q。本方法中时间的概念有三个1.方法执行的时间间隔Tl,它代表本方法多久执行一次,这样本方法就能实时动态进行调整流水线；2.方法执行的时候需要使用时间T2，表示本次执行时到当前的时间，这样本方法所获取的数据具有实时性；3.方法将预测未来T3时间后的情況，然后进行相应的吊架调度，使得T3时间之后，生产线是平衡的。通常取T = Tl = T2 = T3是比较 合理的，这就是时间T的概念。另外满站吊架数量Q代表生产线上单个站点缓冲区的容量，可以是真实的容量，也可以是自定义的ー个所希望的上限。本方法所用到的数据来源有两个，一个是从上位机中直接输入的数据，直接保存在上位机的数据库中，上位机一般是一台Pc机；另一个是由硬件CAN总线提供，CAN总线一般接收底层实时生产信息，包括吊架运行情况和工人实际生产情况，并将其发送到上位机的数据库中，调度系统图如图4所示。I.根据当前所进行的エ序，进行站点筛选站点筛选就是选择合适的站点来进行处理，不合适的站点将不能进行吊架的调度。显然，按照前面所说，站点如果是开始站，也就是执行エ序“上线”的站点是不能參与吊架调度，因为上线站点没有设备不能帮助其他站点完成其他エ序，同样，也不可能让其他エ序站点来实现“上线”。结束站，也就是执行“检验”或者中间检验站点“半检”的站点也不參与计算，原因同“上线”站点。剩下还有种情况就是进入算法的站点，通过查询上位机数据库中的站点信息表，选择有工人、设备都完整，并且正在实时生产的站点，否则没有意义。系统软件运行前会要求人为将设备信息输入到数据库，而工人在各个站点的手操器上登录的时候，会将信息写入数据库，表示该站点有工人进行生产。2.站点信息搜集通过步骤1，剩下的都是有意义的站点，也就是会有可能调出吊架或者调入吊架的站点。站点的信息搜集包括站点ID、站点在岗职エ、缓冲区吊架情况、所属エ序、时间T3后完工吊架数。站点ID是从I开始的数字，代表一个站点的唯一 id，便于从数据库中进行查询。在岗职エ对应此站点的工人，这个需要从数据库中进行一次查询获得，是本方面所需要的站点信息属性之一，主要用于工人的エ种查询。缓冲区吊架情况是代表该站点的缓冲区中吊架的情况，以ニ元组{P，NUMj0 P代表该站点需要完成的エ序，NUM代表该エ序的吊架数量。因为很可能通过上一次调度或者工人的“人工干预”功能导致缓冲区内不仅仅只有本エ序的吊架出现，当然通常情况下都是本站点所属エ序的吊架。这也是本发明所需要的站点属性之一。所属エ序就是本站点被分配到完成什么エ序。这ー点在输入生产任务之后，会有ー个正常的站点エ序分配过程，分配之后自动会存入数据库，此时进行数据库查询可以获知。站点时间T3后完工吊架数仅仅针对本站点所属エ序来计算，根据时间T2之前到当前的生产情况来预测时间T3后完工吊架数。通过查询数据库，统计时间T2之前到现在完成了多少个本エ序的吊架，来计算站点时间T3后完工吊架数。这是本方法定义的站点信息中非常重要的ー个属性。3エ序信息搜集エ序信息是算法中最重要和最常用的数据。包括エ序ID、站点集合、缓冲区吊架情况、エ序时间T3后完工吊架数、前置エ序时间T3后完工吊架数、额定生产时间、エ序性质、エ序溢出吊架数和伪空闲时间。在进行エ序信息搜集的时候，需要用到步骤2中站点信
oエ序ID标识这个エ序的唯一特性，同站点ID。站点集合是该エ序所对应的站点，可以通过步骤2中，每个站点对应的エ序来统计。缓冲区吊架情况和站点的缓冲区吊架情况一祥，这里将本エ序站点集合中每ー个站点缓冲区吊架(步骤2中已经计算单个站点缓冲区吊架数量)总和起来，依然采用ニ元组。{P，NUM}，P代表该吊架需要完成的エ序，NUM代表该类吊架数量。“エ序时间T3后完工吊架数”通过求和该エ序下“站点集合”中所有站点的“站点时间T3后完工吊架数”得到。前置エ序时间T3后完工吊架数同理，通过求和前置エ序下站点集合中所有站点的未来时间T3后完工吊架数得到，也可以直接读取前置エ序的エ序时间T3后完工吊架数得到。额定生产时间是将エ序时间T3后完工吊架数除以时间T3得到，表示本エ序完成一个吊架的平均时间，単位吊架个数/分钟。エ序性质、エ序溢出吊架数和伪空闲时间是本方法中定义的重要属性。エ序性质有三类(其中站点数指本エ序中站点集合中站点总数)。第一类，T3时间后会“满站”的エ序。计算本エ序吊架总数大于缓冲区可以容纳的数量时，表示“满姑”。即前置エ序时间T3后完工吊架数+当前缓冲区吊架总数-エ序时间T3后完工吊架数>=Q*站点数此时因为满站，所以不计算伪空闲时间，无意义。エ序溢出吊架数=前置エ序时间T3后完工吊架数+当前缓冲区吊架总数-エ序时间T3后完工吊架数-Q*站点数第二类，T3时间后会“空闲”的エ序，计算本エ序吊架总数<=站点数时，视为存在“空闲”站点，即存在至少ー个站点在某时刻没有吊架可以加工。但是此时在计算的时候，必须排除在时间T3内无法完成该站点缓冲区吊架的站点。判断需要排除的站点方法计算本站点在时间T3内能否完工本站点缓冲区中所有吊架，已知本站点T3时间内完成的吊架数可以计算本站点做其指定エ序的生产速度，即完エー个本站点指定エ序的吊架所需时间，非本站点指定エ序的吊架可以按其エ序的额定生产时间计算，将本站点缓冲区中所有吊架的生产时间求和，如果其值大于T3，则该站点在T3时间内无法完成自己缓冲区内吊架，需要排除。即在计算缓冲区吊架当前总数，エ序时间T3后完工吊架数，站点数时都要重新计算。排除无法在时间T3内完成缓冲区内吊架的站点。原因如下，对于无法在时间T3内完成自己缓冲区吊架的站点，绝对无法变成“空闲”站点，假设时间T3内不分配给它吊架，将前置エ序生产出来的吊架分配给其他站点，还会出现“空闲”的情况那就证明该エ序是“空闲”エ序，即便有部分站点有很多吊架积累着。前置エ序时间T3后完工吊架数+当前缓冲区吊架总数(排除后)-エ序时间T3后完工吊架数(排除后)<站点数(排除后)此时不满站,不计算エ序溢出吊架,无意义。空闲时间=(エ序时间T3后完工吊架数(排除后)-前置エ序时间T3后完工吊架数-缓冲区吊架当前总数(排除后))*额定生产时间第三类，当不属于第一类和第二类时，就属于第三类。通过对T3时间后，每个エ序的吊架数预测，可以知道该エ序处于ー种什么状态，要么“满站”，此时就需要调出吊架，要么“空闲”，此时需要调入吊架。要么就既不是“满姑”， 也不是“空闲”エ序，则不以此类エ序出发调度吊架，它们作为配合消除“满站”和“空闲”エ序的辅助エ序。“伪空闲时间”不是真正的空闲时间，只是表示要完成当前缓冲区吊架需要的时间，“伪空闲时间”越大证明它需要更多的时间来完成自身エ序，因此越不容易达到“空闲”，这里有点与“空闲”意义相反。伪空闲时间=(前置エ序时间T3后完工吊架数+缓冲区吊架当前总数-エ序时间T3后完工吊架数)*额定生产时间。4エ序、站点分类如果两个エ序所需要的设备和线色相同，则他们才存在相互调度吊架的可能性，而当其中一个エ序中某站点的工人具备完成另ー个エ序的エ种时，该エ序才能真正接受另一个エ序的吊架调度，因此，本方法在确定两个エ序是否可以真正进行调度吊架的时候，需要用到步骤3中的エ序的站点集合性质和步骤2中站点的在岗工人属性去查询工人的エ种。在计算的时候，可以先将设备和线色相同的エ序分为ー组，这样縮小了问题规模，在后面实际的调度策略计算时也是按分组计算的。设备和线色可以查询数据库得到，这两个信息在系统运行前需要输入数据库以保证系统的一致性。本步骤将エ序进行了分组，并理清了每组内所有エ序之间是否可以调度吊架的可能性。ニ、吊架调度策略首先说明，在エ序进行分组之后，调度策略只针对组内进行调度，最后再将各组的调度方案综合起来。最終的调度方案以邻接矩阵表示，矩阵中第i行，第j列值为Xu，表示站点i调度Xij个吊架到站点j,站点总数设置为N,则I < = i < = N, I < = j < = N,当i=j吋，Xij = O。由于ー个エ序只能属于ー个组，而ー个站点只属于ー个エ序，则组内最終的调度方案可以直接整合到该邻接矩阵中去，各个组最终调度方案在邻接矩阵中不会有冲关。下面只针对ー组エ序集合进行调度。对于分组完毕的エ序集合，任意一组エ序集合内，可能存在三种エ序性质，分别是“满站”エ序，“空闲”エ序以及普通エ序。对本组内的エ序进行统计，分别计算这三类エ序的数量。易知，如果所有エ序都为普通エ序，则不需要进行任何调度策略，流水线将处于满负荷效率运转且不会滞留吊架。剩下三类情况，一、同时存在“满站”エ序，“空闲”エ序；ニ、只存在“满站”エ序，不存在“空闲”エ序；三、只存在“空闲”エ序，不存在“满站”エ序。第一类情况在经过一定处理后转换为ニ或者三类情況。下面仍旧以三类情况分别计算调度策略。I)同时存在“满站”エ序，“空闲”エ序情況。如图3所示。我们的调度策略最終目的是消除“满站”エ序和“空闲”エ序，因此，当同时存在这两类エ序的时候，最好的方法就是先将这两类エ序进行抵消。在经过抵消之后，将形成仅有“满站”エ序的第二类情况或者将形成仅有“空闲”エ序的第三类情況。在抵消的时候，我们只考虑组内“满站”エ序和“空闲”エ序。假设存在“满站”エ序M个，分别是X1, X2-Xm,存在“空闲”エ序K个，分别是Y1,Y^-Yk.最終要求得的调度方案为F = [[D11, D12, . . . Dik] [D21, D22, . . . D2k]. . . [DM1, Dm2, . . . Dmk]]Dij表示エ序i调度到エ序j的吊架数，负值表示实际上是エ序j调度エ序i。I < =i < = M, I < = j < = M.限制一 F只能使“满站”エ序恰好脱离“满姑”，“空闲”エ序恰好脱离“空闲”成为
普通エ序。
M M在限制一的基础上，F使得调度的吊架数最大。即Ay I/2最大。这是ー个典型的线性规划问题，由于其复杂性，我们不采取线性规划的解法，而是用贪心算法，进行启发式搜索，在实时性上也能得到保证。算法将每次取一个“满站”エ序和一个“空闲”エ序进行两者间的调度，使其调度达到极限，然后按规则更换后继续。这里基于贪心算法提出“满站”エ序和“空闲”エ序的选取法则，法则及原因如下。“满站”エ序选取法则“满站”エ序选择的方式较为简单，就是比较它们的额定生产时间。选择额定生产时间最小的满站エ序优先选择。原因如下因为调出去的吊架在其他エ序站点加工的时候，我们计算生产时间是以原エ序站点额定生产时间为基准的。也就是说，一个空余站点有10分钟的空闲时间，它可以完成额定生产时间为2分钟的吊架5个，或者额定生产时间为5分钟的吊架2个，我们更愿意它完成5个吊架，这样在主轨道上就能多减轻3个吊架的负担。“空闲”エ序选取法则在这些エ序中再选择“空闲”时间最大的エ序。选择较大“空闲”时间的エ序，则是能更加平衡生产线的目的。当选好了“满站”エ序和“空闲”エ序，则计算“空闲”エ序的“空闲”时间能完成多少个“满站”エ序的吊架，以“满站”エ序的额定生产时间来计算，如果“空闲”时间较多，完成了所有的溢出吊架，更新溢出吊架和空闲时间，然后重新选择“满站”エ序和“空闲”エ序。反之，由于该“满站”エ序依然没有摆脱“满站”状态，更新溢出吊架和空闲时间，选择下一个“空闲”エ序继续调度。确定了两个エ序之间进行调度，下面要确定调度的具体站点。站点选择原则如下。“满站”エ序站点选择原则选择时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架。“空闲”エ序站点选择原则“空闲”エ序的站点选取时间T3后完工吊架数最少的ー个。选择时间T3后完工吊架数最少的站点作为调出吊架和调入吊架的站点的原因在于，生产速度快的站点更适合做本エ序的吊架。当消除了所有的“满站”エ序或者“空闲”エ序将进入以下两类情況。
2)只存在“满站”エ序，不存在“空闲”エ序在此情况下，也就是仅仅存在“满站”エ序和普通エ序两类エ序。此时，我们的调度策略依然不变，同样是找出ー对エ序进行彻底调度，之后再找下一対。而“满站”エ序以及其站点的选择和情况ー完全相同。不同的是此时不再寻找“空闲”エ序，而是从普通エ序中挑出最容易形成“空闲”エ序的エ序。“空闲”エ序的形成主要还是依赖于エ序所有站点整体的ー个結果，因此，这里利用前面预处理的伪空闲时间来计算。挑选普通エ序的方法和挑选“空闲”エ序的方法一祥，只是“空闲”时间换成了“伪空闲时间”。首先也是选择“满站”エ序，接着计算“满站”エ序调出的エ序溢出吊架需要多少时间来完成，比如“满站”エ序的额定生产时间为2分钟，溢出吊架5个，则需要10分钟来完成。同时将能接受此エ序吊架的エ序按“伪空闲时间”由低到高排列，这里希望调度后，最低的“伪空闲时间”最高，这个值定义为TM，TM表示调度之后最低的伪空闲时间，调度目标即为使得调度后TM尽量大。假设溢出吊架需要C分钟来完成。这些エ序的伪空闲时间为tl，t2. ..tM有tl <= t2 < =t3. . . く= tM，由小到大假设TM的取值范围，取tl <= TM<= t2，此时只会由伪空闲时间为tl的エ序来接受吊架，TM-tl = C，有解则计算结束。若无解，则假设t2 < TM <= t3，则 由伪空闲时间为tl，t2的エ序来接受吊架，此时则TM-tl+TM-t2 = C，若有解则计算结束，若无解继续；然后更新满站エ序的エ序溢出吊架数和普通エ序的伪空闲时间。依次类推，求出TM之后自然能知道两个エ序调度的吊架数。站点的选择可以參照情况ー的规则，即选取所选满站エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架，选取所选普通エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调入吊架。3)只存在“空闲”エ序，不存在“满站”エ序。情况三依然采用情况ー的流程去计算，在情况ー和情况ニ中以消除“满站”エ序为主导去计算，这里将以“空闲”エ序为主导。那么依然选择ー对エ序进行调度，选择“空闲”时间最大的エ序优先选择，作为调入吊架的エ序。选取“空闲”エ序后，再按照情况ニ的方法去消除。将可以调出吊架到“空闲”エ序的エ序选出，按“伪空闲时间”排列好，按照情况ニ的方法计算，此时与情况ニ不同的是，优先选出的是“伪空闲时间”较大的エ序。将这些エ序按“伪空闲时间“进行排列，调度后，最大“伪空闲时间”的值为TN，我们希望调度后TN的值尽量小。假设这些エ序的伪空闲时间依然为tl, t2. . . tM且有tl <= t2 <= t3. . く =tM。则将由大到小的去假设TN的取值范围。先取V1 <= TN <= tM，若有解计算结束，无解则降低TN的取值范围，直到有解；然后更新普通エ序的伪空闲时间和空闲エ序的空闲时间。之后选择ー下个具有最大“空闲“时间的空闲エ序继续。站点选择參照情况ー的的规则，即选取所选普通エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架，选取所选空闲エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调入吊架。通过对以上三种情况的分析，我们就可以解决所有生产线上的不平衡状況。下面简单说下将时间转换为具体吊架数量的方法。在三种情况中，我们可以确定需要调度的“空闲”时间或者“伪空闲时间”。这里都按照调出站点的额定生产时间来換算。实际调度吊架数量=“空闲”时间(伪空闲时间)/调出吊架エ序的额定生产时间最后简单说明下时间T的大小，时间过大过小都会有不好的影响。
表IT值过大过小影响
权利要求
1.ー种吊挂生产流水线动态平衡方法，其步骤为 1)上位机定期查询数据库中的站点信息表，筛选出能够完成当前エ序的站点； 2)上位机在数据库中查询当前所筛选出每ー站点的站点在岗职エ、所属エ序、需要完成エ序及缓冲区内该エ序的吊架数量，并预测未来时间T3后完工吊架数N ; 3)上位机在数据库中查询当前姆ーエ序对应的站点集合、站点集合中所有站点缓冲区吊架总数，计算当前每ーエ序的エ序时间T3后完工吊架数、前置エ序时间T3后完工吊、额定生产时间、エ序性质；所述エ序性质包括满站エ序、空闲エ序、普通エ序； 4)上位机查询所述数据库将所需设备和线色相同的エ序划分为ー组； 5)上位机对每ー组内的吊架进行调度，得到每ー组的调度方案；再综合各组调度方案，调度吊架到相应站点；其中，对每ー组内的吊架调度方案为 a)如果组内同时存在满站エ序和空闲エ序，则首先选取ー满站エ序和一空闲エ序；然后选取所选满站エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架，选取所选空闲エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调入吊架；更新满站エ序的エ序溢出吊架数和空闲エ序的空闲时间； b)如果组内只存在满站エ序和普通エ序，则首先选取ー满站エ序和ー个或多个普通エ序；然后选取所选满站エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架，选取所选普通エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调入吊架；更新满站エ序的エ序溢出吊架数和普通エ序的伪空闲时间； c)如果组内只存在空闲エ序和普通エ序，则首先选取一空闲エ序和ー个或多个普通エ序；然后选取所选普通エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调出吊架，选取所选空闲エ序中时间T3后完工吊架数最少的站点优先调入吊架；更新普通エ序的伪空闲时间和空闲エ序的空闲时间。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于计算所述エ序性质的方法为 1)如果公式前置エ序时间T3后完工吊架+当前缓冲区吊架总数-エ序时间T3后完エ吊架数>=Q*站点数，成立，则当前エ序性质为满站エ序；其中，Q为满站吊架数量； 2)如果当前エ序性质不是满站，则将所述站点集合中时间T3内无法完成站点缓冲区吊架的站点删除，然后判断公式前置エ序时间T3后完工吊架+当前缓冲区吊架总数-エ序时间T3后完工吊架数<站点数，是否成立，如果成立则当前エ序性质为空闲エ序； 3)如果当前エ序性质既不是满站，也不是空闲；将当前エ序性质为普通エ序。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述エ序溢出吊架数的计算方法为前置エ序时间T3后完工吊架+当前缓冲区吊架总数-エ序时间T3后完工吊架数-Q*站点数，得到所述エ序溢出吊架数；所述空闲时间的计算方法为(エ序时间T3后完工吊架数-前置エ序时间T3后完工吊架数-缓冲区吊架当前总数)*额定生产时间，得到所述空闲时间；所述伪空闲时间的计算方法为(前置エ序时间T3后完工吊架数+缓冲区吊架当前总数-エ序时间T3后完工吊架数)*额定生产时间，得到所述伪空闲时间。
4.如权利要求I或2或3所述的方法，其特征在于步骤a)中，选取ー满站エ序和一空闲エ序的方法为根据额定生产时间，优先选取满站エ序中额定生产时间最小的满站エ序；根据空闲时间，优先选取空闲エ序中空闲时间最大的エ序。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于步骤b)中，选取ー满站エ序和一个或多个普通エ序的方法为根据额定生产时间，优先选取满站エ序中额定生产时间最小的满站エ序；然后计算完成所选满站エ序调出的エ序溢出吊架数所需时间TM，根据时间TM选取能完成所选满站エ序溢出吊架数的伪空闲时间由小到大的的ー个或者多个普通エ序。
6.如权利要求I或2或3所述的方法，其特征在于步骤c)中，选取一空闲エ序和ー个或多个普通エ序的方法为根据空闲时间，优先选取空闲时间最大的空闲エ序，作为调入吊架的エ序；选取伪空闲时间由大到小的ー个或者多个普通エ序，作为调出吊架的エ序。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于将所述站点集合中时间T3内无法完成站点缓冲区吊架的站点删除的方法为根据站点T3时间内完成的吊架数计算该站点做其指定エ序的生产速度，非该站点指定エ序的吊架按其エ序的额定生产时间生产速度；然后计算该站点缓冲区中所有吊架的生产时间并求和，如果其值大于T3，则该站点在T3时间内无法完成自己缓冲区内吊架，删除该站点。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于所述预测未来时间T3后完工吊架数的方法为上位机统计最近时间T2内，站点完成其所属エ序的吊架数M，将吊架数M作为预测未来时间T3后完工吊架数N。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于上位机定期时间间隔为T1，T1= T2 = T3 =T ;所述T取值为20 60分钟。
10.如权利要求I所述的方法，其特征在于采用矩阵方式记录每一组的调度方案，其中，矩阵中的元素Du表示エ序i调度到エ序j的吊架数，负值表示实际上是エ序j调度エ序i ;然后以邻接矩阵的方法综合各组调度方案。
全文摘要
本发明公开了一种吊挂生产流水线动态平衡方法，属于自动吊挂流水式生产技术领域。本方法为1)上位机筛选出能够完成当前工序的站点；2)查询当前所筛选出每一站点的站点在岗职工、所属工序、需要完成工序及缓冲区内该工序的吊架数量，并预测未来时间T3后完工吊架数N；3)上位机查询当前每一工序对应的站点集合、站点集合中所有站点缓冲区吊架总数，计算当前每一工序的工序时间T3后完工吊架数、前置工序时间T3后完工吊架、额定生产时间、工序性质；4)上位机将所需设备和线色相同的工序划分为一组；5)对每一组内的吊架进行调度，得到每一组的调度方案；再综合各组调度方案，调度吊架到相应站点。本发明提高了调度精确性和工作效率。
文档编号G05B19/418GK102789211SQ20111012754
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者俞明, 杰艺, 王宏安, 郭超 申请人:中国科学院软件研究所