【摘要】：為有效分析具有非同等并行自動(dòng)導(dǎo)引小車的柔性流水車間系統(tǒng)的性能,考慮制造系統(tǒng)的不確定性以及自動(dòng)導(dǎo)引小車運(yùn)輸批量的隨機(jī)性,應(yīng)用隨機(jī)過程理論建立了具有有限緩存的開排隊(duì)網(wǎng)模型描述系統(tǒng)行為;提出了改進(jìn)的狀態(tài)空間分解法,并建立了節(jié)點(diǎn)狀態(tài)空間模型,分析多類非同等并行自動(dòng)導(dǎo)引小車與前后制造單元的耦合效應(yīng),并根據(jù)Markov過程理論分析節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律;構(gòu)造了迭代算法,并給出系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)的計(jì)算方法。最后,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)案例,與已有文獻(xiàn)及仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了改進(jìn)狀態(tài)空間分解法的精確性,并對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)進(jìn)行了敏感性分析。
【圖文】：

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)第２３卷１制造系統(tǒng)描述某裝備定制型企業(yè)按圖１所示布局方式組織生產(chǎn)，工件需要經(jīng)過熱處理和精加工兩道工序，通過ＡＧＶ完成兩道工序間的物料運(yùn)輸。工件開始置于熱處理車間原材料區(qū)，經(jīng)過熱處理工序后，放置于熱處理車間半成品緩沖區(qū)，通過小車將該區(qū)的工件批量運(yùn)往精加工車間半成品緩沖區(qū)，工件完成精加工后置于成品區(qū)。小車運(yùn)輸?shù)臓顟B(tài)取決于兩車間半成品緩沖區(qū)工件數(shù)量，當(dāng)小車到達(dá)熱處理車間時(shí)，若熱處理車間半成品緩沖區(qū)有工件，則小車進(jìn)入運(yùn)送狀態(tài)，其運(yùn)載量由小車運(yùn)載容量和緩沖區(qū)擁有工件數(shù)兩者中的最大值決定；否則小車將進(jìn)入等待狀態(tài)，直到有工件完成熱處理工序。當(dāng)小車運(yùn)載工件到達(dá)精加工車間，若精加工車間緩沖區(qū)可用容量大于小車容量，則小車將卸載完工件返回?zé)崽幚碥囬g；否則小車只能卸載部分工件，直到緩沖區(qū)有足夠空間容納小車剩余工件。小車在整個(gè)運(yùn)行過程中服從先到先服務(wù)原則。依據(jù)排隊(duì)網(wǎng)理論將圖１簡化成具有有限緩沖的開排隊(duì)網(wǎng)模型，將模型劃分為四個(gè)節(jié)點(diǎn)：原材料區(qū)（Ｂ１）和加工中心１（Ｗ１）、熱處理車間車間半成品緩沖區(qū)（Ｂ２）、多類非同等并行ＡＧＶ、精加工車間半成品緩沖區(qū)（Ｂ４）和加工中心２（Ｗ４），如圖２所示。根據(jù)實(shí)際企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)則，對(duì)模型進(jìn)行簡化與近似，假設(shè)滿足以下條件：（１）工件按照參數(shù)為λ０的泊松分布進(jìn)入原材料區(qū)。（２）進(jìn)入系統(tǒng)的工件之間是相互獨(dú)立的。（３）當(dāng)一個(gè)工件來到系統(tǒng)時(shí)，如果Ｂ１有足夠的空位來容納工件，工件進(jìn)入Ｂ１的排隊(duì)隊(duì)列等待加工；否則工件將被拒絕進(jìn)入系統(tǒng)。（４）生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)Ｗ１、Ｗ４的加工能力均被當(dāng)量等效處理成一臺(tái)加工設(shè)備，只能同時(shí)加

第９期廖勇等：具有非同等并行ＡＧＶ柔性流水車間的排隊(duì)網(wǎng)建模與分析車才能將Ｂ２中工件批量運(yùn)載至Ｂ４，否則原地等待裝載，直到Ｂ２有完工的工件；當(dāng)小車到達(dá)Ｂ４時(shí)，，若Ｂ４有足夠空位，小車卸載工件返回，否則進(jìn)入等待卸載狀態(tài)，直到工件卸載完。工件在節(jié)點(diǎn)Ｗ４加工完成后將離開系統(tǒng)。（７）每個(gè)緩沖區(qū)Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４都有容量限制，即每個(gè)緩沖區(qū)容許放置工件的個(gè)數(shù)有限制，設(shè)其最大容量為Ｎｉ（ｉ＝１，２，４）。（８）ＡＧＶ與工件加工服務(wù)原則均為先到先服務(wù)，系統(tǒng)服務(wù)服從后阻塞機(jī)制。２排隊(duì)網(wǎng)模型的性能分析２．１改進(jìn)的狀態(tài)空間分解法傳統(tǒng)狀態(tài)空間分解法基于連續(xù)時(shí)間馬爾科夫鏈（ＣｏｎｔｉｎｕｅｓＴｉｍｅＭａｒｋｏｖＣｈａｉｎ，ＣＴＭＣ）理論，對(duì)具有阻塞的開排隊(duì)網(wǎng)模型，通過節(jié)點(diǎn)的輸入速率、輸出速率和阻塞概率建立節(jié)點(diǎn)間的耦合關(guān)系，利用節(jié)點(diǎn)將來狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率取決于當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)穩(wěn)態(tài)概率的特點(diǎn)，建立節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移平衡方程，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，并通過求解狀態(tài)平衡方程得到節(jié)點(diǎn)所處狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率，最后分析求得系統(tǒng)性能指標(biāo)［１６］�？紤]具有非同等并行批量運(yùn)輸約束的柔性流水車間，其具有ＡＧＶ運(yùn)輸為隨機(jī)變量、制造單元的有效加工速率與運(yùn)輸單元的運(yùn)輸能力相關(guān)、運(yùn)輸單元包含的多類ＡＧＶ之間并不完全獨(dú)立等特點(diǎn)。利用傳統(tǒng)的狀態(tài)空間分解法無法表達(dá)運(yùn)輸單元與其對(duì)應(yīng)的前后制造單元之間的耦合效應(yīng)，以及ＡＧＶ運(yùn)輸過程中同批次工件間的耦合關(guān)系，需要改進(jìn)傳統(tǒng)狀態(tài)空間分解法。將圖２排隊(duì)網(wǎng)模型改進(jìn)成圖３所示的排隊(duì)網(wǎng)模型：增加一個(gè)虛擬工作中心Ｗ２，該工作中心具有無限

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