[发明专利]考虑休眠策略的两机器流水线性能评估方法

说明书

本发明提出一种考虑休眠策略的两机器流水线性能评估方法。在本发明中，进行性能评估之前，对考虑休眠策略的两机器流水线进行了建模分析，建立了考虑休眠策略的两机器流水线解析模型以及休眠策略的两机器流水线解析模型求解；然后给出考虑休眠策略的两机器流水线性能评估方法的具体步骤。从实施例的多个算例可以看出，采用本发明的方法能够有效分析考虑休眠策略的两机器流水线的性能。

技术领域

本发明涉及生产系统建模及性能评估技术领域，具体地为采用休眠控制策略，提供一种对考虑休眠策略的两机器流水线进行精确分析的解析方法，用来评估该流水线的有效效率及缓冲区水平。

背景技术

生产系统工程(Production Systems Engineering,PSE)是最近发展起来的一个工程分支，旨在利用数学模型研究生产系统的基本性质和运行规律，并利用这些性质和规律对生产系统进行性能分析、持续改进和精益设计。

生产系统工程问题的研究难点主要来自于机器的不可靠性和缓冲区的容量有限性。机器故障可能使上游机器发生阻塞，同时使下游机器因无零件加工而产生饥饿，从而影响生产系统正常运行。机器间的缓冲不可能无限大，只能一定程度上能降低系统饥饿、阻塞的频率，减少生产线的效率损失。机器故障使得系统具有随机性，机器间的缓冲使系统中各机器之间具有相依性。随机性和相依性两者相耦合使得系统内部各个组成部分之间的影响演化为非线性关系，在数学上可以归类为非线性随机系统。

生产线建模解析法包括精确建模分析方法和近似建模分析方法：1)精确建模分析方法适合简单的两工作站流水线性能评估，通过构建马尔科夫过程，求解得到系统状态稳态概率分布的精确解，并进一步得到性能评估指标；2)近似建模分析方法适合更复杂系统的性能分析，它是在简单系统的基础上进行递推迭代，主要有分解(Decomposition)和集结(Aggregation)两种方法。

生产线建模解析法研究仅局限于为考虑任何控制策略的流水线上，缓冲控制策略方面的研究相对较少。为了降低机器发生“饥饿”的频率，我们在缓冲区下游机器上采用休眠策略，具体地，休眠策略是指当缓冲区下游机器发生“饥饿”而停机时，使该机器处于休眠状态，只有在缓冲区数量达到给定值时才开始加工工件。申请人立足生产实际，针对在扰动情形下频繁出现“饥饿”的流水线，为了减少“饥饿”对生产系统产能的影响，研究有效的缓冲控制策略，并建立相应的解析模型，利用所建立的模型对生产系统进行性能分析，降低因为“饥饿”对系统性能带来的性能损失，这对揭示生产线高效产出的运作机理、丰富生产与运作管控手段、提升生产效能等具有重要的支撑作用和研究应用价值。

发明内容

为了能够对考虑休眠策略的两机器流水线性能进行评估，本发明提出了一种考虑休眠策略的两机器流水线性能评估方法。在进行性能评估之前，申请人对考虑休眠策略的两机器流水线进行建模分析，完成以下工作：

(1)建立考虑休眠策略的两机器流水线解析模型

提出流水线休眠策略，以最大限度地降低系统的性能损失。针对考虑休眠策略的两机器流水线，采用解析方法进行建模。休眠策略将原始状态空间裂变为两个独立互补的子状态空间：基本状态空间和休眠状态空间，通过提取基本状态空间和休眠状态空间相互转化的关系方程，建立考虑休眠策略的两机器流水线的解析模型。申请人在研究过程中分析了如何建立考虑休眠策略的两机器流水线解析模型。

(2)考虑休眠策略的两机器流水线解析模型求解

需要对所建立的考虑休眠策略的两机器流水线解析模型进行求解，并通过对比试验对解析模型的有效性进行分析。

在完成上述对考虑休眠策略的两机器流水线的建模分析和模型求解工作后，下面给出考虑休眠策略的两机器流水线性能评估方法的具体步骤：

所述一种考虑休眠策略的两机器流水线性能评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：参数初始化：