[發明專利]考慮休眠策略的兩機器流水線性能評估方法

有效

• 申請號: 201710228491.9
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107194534B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 王軍強;崔鵬浩;閆飛一;顧強強
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種考慮休眠策略的兩機器流水線性能評估方法。在本發明中，進行性能評估之前，對考慮休眠策略的兩機器流水線進行了建模分析，建立了考慮休眠策略的兩機器流水線解析模型以及休眠策略的兩機器流水線解析模型求解；然后給出考慮休眠策略的兩機器流水線性能評估方法的具體步驟。從實施例的多個算例可以看出，采用本發明的方法能夠有效分析考慮休眠策略的兩機器流水線的性能。

技術領域

本發明涉及生產系統建模及性能評估技術領域，具體地為采用休眠控制策略，提供一種對考慮休眠策略的兩機器流水線進行精確分析的解析方法，用來評估該流水線的有效效率及緩沖區水平。

背景技術

生產系統工程(Production Systems Engineering,PSE)是最近發展起來的一個工程分支，旨在利用數學模型研究生產系統的基本性質和運行規律，并利用這些性質和規律對生產系統進行性能分析、持續改進和精益設計。

生產系統工程問題的研究難點主要來自于機器的不可靠性和緩沖區的容量有限性。機器故障可能使上游機器發生阻塞，同時使下游機器因無零件加工而產生饑餓，從而影響生產系統正常運行。機器間的緩沖不可能無限大，只能一定程度上能降低系統饑餓、阻塞的頻率，減少生產線的效率損失。機器故障使得系統具有隨機性，機器間的緩沖使系統中各機器之間具有相依性。隨機性和相依性兩者相耦合使得系統內部各個組成部分之間的影響演化為非線性關系，在數學上可以歸類為非線性隨機系統。

生產線建模解析法包括精確建模分析方法和近似建模分析方法：1)精確建模分析方法適合簡單的兩工作站流水線性能評估，通過構建馬爾科夫過程，求解得到系統狀態穩態概率分布的精確解，并進一步得到性能評估指標；2)近似建模分析方法適合更復雜系統的性能分析，它是在簡單系統的基礎上進行遞推迭代，主要有分解(Decomposition)和集結(Aggregation)兩種方法。

生產線建模解析法研究僅局限于為考慮任何控制策略的流水線上，緩沖控制策略方面的研究相對較少。為了降低機器發生“饑餓”的頻率，我們在緩沖區下游機器上采用休眠策略，具體地，休眠策略是指當緩沖區下游機器發生“饑餓”而停機時，使該機器處于休眠狀態，只有在緩沖區數量達到給定值時才開始加工工件。申請人立足生產實際，針對在擾動情形下頻繁出現“饑餓”的流水線，為了減少“饑餓”對生產系統產能的影響，研究有效的緩沖控制策略，并建立相應的解析模型，利用所建立的模型對生產系統進行性能分析，降低因為“饑餓”對系統性能帶來的性能損失，這對揭示生產線高效產出的運作機理、豐富生產與運作管控手段、提升生產效能等具有重要的支撐作用和研究應用價值。

發明內容

為了能夠對考慮休眠策略的兩機器流水線性能進行評估，本發明提出了一種考慮休眠策略的兩機器流水線性能評估方法。在進行性能評估之前，申請人對考慮休眠策略的兩機器流水線進行建模分析，完成以下工作：

(1)建立考慮休眠策略的兩機器流水線解析模型

提出流水線休眠策略，以最大限度地降低系統的性能損失。針對考慮休眠策略的兩機器流水線，采用解析方法進行建模。休眠策略將原始狀態空間裂變為兩個獨立互補的子狀態空間：基本狀態空間和休眠狀態空間，通過提取基本狀態空間和休眠狀態空間相互轉化的關系方程，建立考慮休眠策略的兩機器流水線的解析模型。申請人在研究過程中分析了如何建立考慮休眠策略的兩機器流水線解析模型。

(2)考慮休眠策略的兩機器流水線解析模型求解

需要對所建立的考慮休眠策略的兩機器流水線解析模型進行求解，并通過對比試驗對解析模型的有效性進行分析。

在完成上述對考慮休眠策略的兩機器流水線的建模分析和模型求解工作后，下面給出考慮休眠策略的兩機器流水線性能評估方法的具體步驟：

所述一種考慮休眠策略的兩機器流水線性能評估方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：參數初始化：