【摘要】：傳送帶給料分批加工系統(tǒng)中,工件動(dòng)態(tài)到達(dá),并配置有存放待加工工件的緩沖區(qū),其加工主體為批處理設(shè)備�？紤]工件屬性差異,重點(diǎn)研究單機(jī)模型的在線優(yōu)化控制問(wèn)題。以前視距離為控制變量,無(wú)窮時(shí)段內(nèi)的工件處理率最大為優(yōu)化目標(biāo),建立了系統(tǒng)的優(yōu)化模型。針對(duì)該模型中的工件分批決策,提出一種以批處理機(jī)加工周期內(nèi)加工能力浪費(fèi)比最小為準(zhǔn)則的工件分批規(guī)則。對(duì)于該模型中的行動(dòng)選擇決策,文中引入Q學(xué)習(xí)優(yōu)化算法,以求解最優(yōu)前視控制策略。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)算法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證,并分析了不同分批策略及參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
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圖片說(shuō)明： 第29卷第4期系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)Vol.29No.42017年4月JournalofSystemSimulationApr.,2017http:∥www.china-simulation.com732系統(tǒng)開(kāi)始新一輪的決策過(guò)程。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，若有工件進(jìn)入前視距離，有以下三種情形：1)是待加工批中的工件，則將該工件撿取到加工主體中；2)不是待加工批中的工件，且緩沖區(qū)空余量充足，則將該工件撿取到緩沖區(qū)中；3)不是待加工批中的工件，且緩沖區(qū)空余量不足，則該工件流失。圖1傳送帶給料分批加工系統(tǒng)物理模型Fig.1Physicalmodelofconveyor-servicedbatchprocessingsystem本文主要研究單機(jī)環(huán)境下含有差異工件的傳送帶給料分批加工系統(tǒng)的在線優(yōu)化控制問(wèn)題，以提高系統(tǒng)的工件處理率。為了不失一般性且方便研究，本文研究基于以下假設(shè)：(1)傳送帶勻速運(yùn)行，工件按照參數(shù)為的泊松流到達(dá)，工件有多種類(lèi)型，不同種類(lèi)工件到達(dá)的概率相等。(2)加工主體為一臺(tái)批處理機(jī)，其容量為C，批中的工件尺寸之和不能大于C，假定沒(méi)有尺寸大于C的工件存在。在滿足容量約束時(shí)，任意工件均可放入同一批中進(jìn)行加工。(3)批的加工時(shí)間等于該批中所有工件加工時(shí)間的最大值，第n個(gè)決策時(shí)刻選取的待加工批bn的加工時(shí)間用nbP表示，max{|}nbjnPpjb，其中pj表示工件j的加工時(shí)間。批bn的到達(dá)時(shí)間nbR等于當(dāng)前決策時(shí)刻至該批工件全部到達(dá)緩沖區(qū)的時(shí)間，即max{|}nbjnRrjb，其中rj表示工件j在當(dāng)前決策時(shí)刻距離到達(dá)緩沖區(qū)的時(shí)間。如果在當(dāng)前決策時(shí)刻，，批bn中所有工件均在緩沖區(qū)，則=0nbR。(4)工件的撿取時(shí)間消耗忽略不計(jì)。1.2數(shù)學(xué)模型假設(shè)工件類(lèi)型總數(shù)為M，緩沖區(qū)容量為U。記緩沖區(qū)中i類(lèi)型工件的數(shù)量xi作為i類(lèi)型工件自身的狀態(tài)，有0i≤x≤U，其中1≤i≤M。
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圖片說(shuō)明： 由于考慮工件尺寸差異，每次形成的待加工批不一定是滿批，導(dǎo)致批處理機(jī)可能產(chǎn)生空閑空間。此外，由于考慮工件加工時(shí)間差異，且批的加工過(guò)程不允許中斷，同一批中工件的時(shí)間差異也會(huì)影響批處理機(jī)的利用率。同時(shí)，當(dāng)選出的待加工批中存在部分工件未到達(dá)緩沖庫(kù)時(shí)，從當(dāng)前決策時(shí)刻到待加工批內(nèi)工件全部到達(dá)且放入批處理機(jī)這段時(shí)間內(nèi)，批處理機(jī)一直處于空閑狀態(tài)，導(dǎo)致了時(shí)間上的浪費(fèi)。因此，根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，本文將上述三類(lèi)浪費(fèi)用工件的加工時(shí)間與工件尺寸的乘積這一量綱來(lái)統(tǒng)一度量，提出批處理機(jī)加工能力浪費(fèi)比的概念。圖2是從當(dāng)前決策時(shí)刻Tn到下一決策時(shí)刻Tn+1時(shí)間內(nèi)批處理機(jī)工作狀態(tài)的示意圖。圖中C為批處理機(jī)的容量(后文簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)器容量)；工件1,2,,n為當(dāng)前批bn中的工件，12,,,nsss和12,,,nppp分別為工件1,2,,n的尺寸和加工時(shí)間；nbR為批bn的到達(dá)時(shí)間。區(qū)域I表示由于等待批bn中的工件全部到達(dá)緩沖區(qū)所導(dǎo)致的浪費(fèi)；區(qū)域II表示由于批bn中的工件尺寸之和小于C所導(dǎo)致的浪費(fèi)；區(qū)域III表示由于批bn中的工件加工時(shí)間差異所導(dǎo)致的浪費(fèi)。由此，給出如下定義：定義2一個(gè)決策周期內(nèi)批處理機(jī)加工能力浪費(fèi)比等于該決策周期內(nèi)由于I類(lèi)、II類(lèi)和III類(lèi)浪費(fèi)而少加工的工件量與該決策周期內(nèi)批處理機(jī)理論上最大可加工工件量的比值。假設(shè)第n個(gè)決策周期內(nèi)批處理機(jī)加工能力浪費(fèi)比為n，根據(jù)定義2，從圖2中可以得出：11111()()nnnjjjbnnnbbnnspspspCTTCRP(3)式中：nbP為批bn的加工時(shí)間，其值等于np，()(())nnnbbjjjbspCRP為第n個(gè)決策周期內(nèi)批處理機(jī)的利用率(后文簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)器利用率)。這里給出無(wú)窮時(shí)段內(nèi)的機(jī)器利用率C
【作者單位】： 合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(61174186,61374158,71231004,61573126,60404009) 高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金(20130111110007)
【分類(lèi)號(hào)】：O232;TB497


本文編號(hào)：2515194