CN109242228B - 一种基于规则分级自治的pbs调度方法 - Google Patents

一种基于规则分级自治的pbs调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于规则分级自治的PBS调度方法。本发明包括：对PBS缓冲区车道进行概括抽象为队列、定义队列属性和动作；将PBS缓冲区业务规则进行分离，对队列规则进行抽象，定义队列规则属性；将队列与队列规则进行绑定，第四步，建立总级规则，定义属性和匹配算法；第五步，将对入道、出道信号监听、协调队列、负载均衡等抽象为总级处理，定义其处理逻辑。各分级处理后，向总级反馈是否符合要求，总级对符合要求的分级进行协调、负载均衡处理，选择最优车道。本发明将业务规则与处理单元的动态绑定，实现业务与应用分离，有助于业务规则的定义与实现，有效解决了生产调度***无法适应业务规则频繁多变、开发和维护难的问题。

Description

一种基于规则分级自治的PBS调度方法
技术领域
本发明涉及基于规则分级自治的PBS调度方法，具体地说是一种面向整车生产线PBS缓冲区的基于规则分级自治的调度方法，属于生产调度领域。
背景技术
整车生产是面向客户订单生产，其主要特点是订单批量小、品种多样、交货日期短。因而整车生产线是混流装配线，多种车型共线生产，不同的车型对发动机、变速箱、天窗、内饰等要求不一样，不同的关键件，其要求的加工工时、要求的装配方式也不一样。在总装车间装配过程中，需要不断更换物料类型，更换装配方式，造成负载不均衡、生产周期增长、产能低下等问题。
整车厂在涂装车间和总装车间设置PBS(Painted Body Storage)缓冲区，在该缓冲区中对车辆进行重新排序，以优化生产方式。PBS缓冲区类型主要包括链表式缓冲区、堆栈式缓冲区、环形缓冲区、线性缓冲区、后移式缓冲区和自由式缓冲区。其中链表式缓冲区、堆栈式缓冲区、环形缓冲区和自由式缓冲区比较简单。本发明主要针对线性和环形结合的这种缓冲区，这种缓冲区兼顾了线性和环形缓冲区的优点，但是也增加了排序的难度。
影响PBS缓冲区的业务规则有很多，业务规则的组合方式则会跟着业务规则的增多，呈指数级增加。不同的业务规则组合，得出的排序结果是不同的。因而单纯依靠人工计算是不可行的，急需一种合理的生产调度方法。
由上述可知，基于规则分级自治的PBS调度方法的实现具有非常重要的意义。分级自治的方式，将业务规则进行分离，每个自治单元处理的业务规则数量级下降，同时与业务规则可实现动态绑定。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种基于规则分级自治的PBS调度方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于规则分级自治的PBS调度方法，包括以下步骤：
步骤1：将PBS缓冲区车道进行概括抽象为先进先出的队列T，定义队列属性和动作，并确定该队列唯一标识；
步骤2：将PBS缓冲区业务规则进行分离，分为总级规则和分级队列规则；对队列规则P逻辑抽象为业务规则排列组合形成的规则集合，表示为
Figure BDA0001345573710000021
其中Ri为业务规则，n为自然数；依据业务规则Ri的属性确定Ri属于何种业务规则类型，并确定业务规则唯一标识；
步骤3：将队列与队列规则进行绑定，表示为{T，P}，绑定的队列与队列规则以及规则逻辑处理构成分级；
步骤4：将总级规则F逻辑抽象为总业务规则排列组合形成的规则集合，表示为：
Figure BDA0001345573710000022
其中Oi为总业务规则；依据总业务规则Oi的属性确定Oi属于何种业务规则类型，并确定总业务规则唯一标识；
步骤5：监听模块、总级的处理逻辑与总业务规则集合构成总级；
步骤6：各分级向总级进行注册；总级的监听模块监听入道信号、出道信号后，向各注册的分级广播信号；各分级调用并执行分级的规则逻辑处理后，向总级反馈信息，总级在发送反馈信息的分级中根据队列的优先级得到所调度车道。
所述队列的属性集为：{队列唯一标识，容量，可用容量，优先级，队列类型、队列描述}。
所述队列规则的属性集为：{规则唯一标识，优先级，规则描述，规则逻辑处理}。
所述队列的动作包括：入队动作、出队动作、队列判断为空动作、获取队列优先级动作、设置队列优先级动作、获取First动作、获取Last动作、可入队判断动作、可出队判断动作。
所述队列的动作用于被分级和/或总级调用并执行。
所述入道信号包括当前入道车辆信息，出道信号包括当前出道车辆信息。
所述各分级调用并执行分级规则逻辑处理具体为：各分级的分级规则逻辑处理根据分级队列规则得到车辆信息和车道信息。
一种基于规则分级自治的PBS调度***，包括：
总级，用于根据入道信号、出道信号以及各分级反馈信息，进行处理得到最终用于调度的车道；
分级，用于执行队列规则并反馈信息至总级。
所述总级包括：
监听模块，用于监听入道信号、出道信号，并发送至处理逻辑；
总级规则，用于根据业务要求设定；
处理逻辑，用于根据入道信号、出道信号以及各分级反馈信息，进行处理或者执行总级规则，得到最终用于调度的车道。
所述分级包括：
队列，用于表示车道；
队列规则，用于根据调度要求设定；
规则逻辑处理，用于执行队列规则并反馈信息至总级。
本发明具有以下优点及有益效果：
1.将复杂的路由调度规则分离、分级，每一级单元只需要处理与自己相关的规则，该方式有效简化路由调度，使其易于实现。
2.业务规则与处理单元的动态绑定，实现业务与应用分离，有助于业务规则的定义与实现，有效解决了生产调度***无法适应业务规则频繁多变、开发和维护难的问题。
附图说明
图1为本发明的***架构图；
图2为车辆入道图；
图3为车辆出道图；
图4为车辆出道图。
具体实施方式
下面结合附图及实施案例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种基于规则分级自治的PBS调度方法，包括以下步骤：
步骤1：将PBS缓冲区车道进行概括抽象为先进先出的队列T，定义队列属性和动作，并确定该队列唯一标识(队列标识)；
步骤2：将PBS缓冲区业务规则进行分离，分为总级规则和分级队列规则；对队列规则P逻辑抽象为一系列基本业务规则排列组合形成的规则集合，表示为
Figure BDA0001345573710000041
其中Ri为基本业务规则，分为如下类型：车型集中规则、先进先出规则，n代表业务规则的数量；依据基本业务规则Ri的属性确定Ri属于何种业务规则类型，并确定业务规则唯一标识；
车型集中规则：入道时，相同车型的车辆进同一车道，出道时，车型相同的车辆优先出道。
先进先出规则：同一车道，先入道的车辆，先出道。
步骤3：将队列与队列规则根据用户要求进行绑定，表示为{T，P}，每组绑定的队列与队列规则、以及规则逻辑处理构成分级；
规则逻辑处理用于执行队列规则，通过调用动作实现。
步骤4：将总级规则F逻辑抽象为一系列基本总业务规则排列组合形成的规则集合，表示为：
Figure BDA0001345573710000042
其中，Oi为基本总业务规则，分为如下类型：等待时间最长先出规则、紧急订单优先规则、返修优先规则、快速道优先规则，n代表总业务规则的数量；依据基本总业务规则Oi的属性确定Oi属于何种业务规则类型，并确定总业务规则唯一标识；
等待时间最长先出规则：等待时间最长的车辆最先出道。
紧急订单优先规则：紧急订单的车辆优先入道、出道。
返修优先规则：返修车辆优先出道。
快速道优先规则：快速道有车优先出道。
步骤5：定义总级构成，包括监听模块、总级的处理逻辑与总级规则；
监听模块用于监听入道信号、出道信号，并发送给总级的处理逻辑；
总级的处理逻辑用于根据各分级反馈信息进行处理，得到最终用于调度的车道。另外，还可以根据总级规则(等待时间最长先出规则、紧急订单优先规则、返修优先规则、快速道优先规则)最终选出车道。
步骤6：各分级向总级进行注册；总级的监听模块监听入道信号、出道信号后，向各注册的分级广播信号，各分级调用分级规则逻辑处理进行逻辑判断后，向总级反馈信息(车道信息、车辆信息)，总级对符合入道/出道要求(收到分级的反馈信息为符合，否则为不符合)的分级根据队列优先级选择最优车道。就根据入道信号、出道信号将当前待调度车辆移入或移出该车道。
车道信息包括车道号、车道类型、车道容量、车道优先级、车道状态；
车辆信息包括车辆号、车型、下线日期、发动机型号、变速箱型号、车辆状态。
所述队列的主要属性集为：{队列唯一标识，容量，可用容量，优先级，队列类型、队列描述}。
所述队列规则的主要属性集为：{规则唯一标识，优先级，规则描述，分级规则逻辑处理}。分级规则逻辑处理输入：入道/出道信号；输出：车道信息、车辆信息；处理方式：业务规则匹配，即车型集中规则、先进先出规则。
所述队列的主要动作包括：入队动作、出队动作、队列判断为空动作、获取队列优先级动作、设置队列优先级动作、获取队首动作、获取队尾动作、可入队判断动作、可出队判断动作。
各动作构成集合，当总级或分级根据总级规则或分级规则进行处理时，调用相应的动作并执行，得到车辆信息和车道信息。
所述入队动作表示为一连续的操作：1、队列的已占用容量加1；2)设置入道队列车型为当前入道车型。
所述出队动作表示为一连续的操作：1、队列的已占用容量减1；2)队列判断是否为空；3)如不为空获取First，设置出道队列车型为First车型，如为空，则设置队列车型为空。
所述获取队列优先级动作表示为一连续的操作：1)返回队列优先级。
所述设置队列优先级动作表示为一连续的操作：1)设置队列优先级。
所述获取队首动作表示为一连续的操作：1)判断队列是否为空；2)如果队列不为空，则返回第一个位置的车辆信息，否则返回为空。
所述获取队尾动作表示为一连续的操作：1)判断队列是否为空；2)如果队列不为空，则返回第(已占用容量)位置的车辆信息，否则返回为空。
所述可入队判断表示为一连续的操作：1)判断队列是否已满；2)判断是否符合入队规则级，如果符合且队列未满则可入队，如果不符合或者已满则不可入队。
所述可出队判断表示为一连续的操作：1)判断队列是否为空；2)判断是否符合出队规则级，如果符合且队列为空则可出队，如果不符合或者队列为空则不可出队。
表1描述了PBS缓冲区布局情况，本发明针对缓冲区类型为线性和环形相结合的缓冲区类型。缓冲区中共有5条车道，4条均属于FIFO类型车道，一条作为返回道。返回道可供缓冲区内车辆进行排序。
表1
车道名称 车道类型 车道容量 可用容量 车道优先级 车道方向
车道1 普通FIFO 10 10 1 正向
车道2 普通FIFO 10 10 2 正向
车道3 普通FIFO 10 10 3 正向
车道4 普通FIFO 10 10 4 正向
车道5 返回FIFO 10 10 0 反向
表2描述了PBS缓冲区业务规则。
表2
业务规则标识 业务规则描述 业务规则类型 业务规则类别
R1 交货期优先 总级 入道/出道
R2 车型集中 分级 入道/出道
R3 高中低配比 分级 入道/出道
表3描述了车道队列与分级规则的绑定关系
表3
Figure BDA0001345573710000071
假定车型有5种表示为{A、B、C、D、E}，高、中、低配置用数字表示为{1、2、3}，A车型高、中、低配比表示为{A1、A2、A3}。假定有35辆车待进入缓冲区，表示为：{A1[001]，A1[002]，B1[003]，B2[004]，C3[005]，C3[006]，A3[007]，A3[008]，A3[009]，D1[010]，E1[011]，A2[012]，A2[013]，B3[014]，B3[015]，A2[016]，A2[017]，B2[018]，B2[019]，C2[020]，C2[021]，D3[022]，D3[023]，D2[024]，D2[025]，E3[026]，E3[027]，C1[028]，C1[029]，A3[030]，A3[031]，B1[032]，B2[033]，B3[034]，B3[035]}。
待入道车辆{A1[001]，A1[002]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道1、车道2、车道3、车道4}，由总级处理逻辑确认为车道1，已占用容量为2；
待入道车辆{B1[003]，B2[004]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道2、车道3、车道4}，由总级处理逻辑确认为车道2，已占用容量为2；
待入道车辆{C3[005]，C3[006]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道3、车道4}，由总级处理逻辑确认为车道3，已占用容量为2；
待入道车辆{A3[007]，A3[008]，A3[009]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道1、车道4}，由总级处理逻辑确认为车道1，已占用容量为5；
待入道车辆{D1[010]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道4}，由总级处理逻辑确认为车道4，已占用容量为1；
待入道车辆{E1[011]}，各车道按规则计算，可选车道集合为空，由总级处理逻辑按优先级确认为车道1，已占用容量为6；
待入道车辆{A2[012]，A2[013]}，各车道按规则计算，可选车道集合为空，由总级处理逻辑按优先级确认为车道1，已占用容量为8；
待入道车辆{B3[014]，B3[015]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道2}，由总级处理逻辑确认为车道2，已占用容量为4；
待入道车辆{A2[016]，A2[017]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道1}，由总级处理逻辑确认为车道1，已占用容量为10，车道1状态暂时关闭；
待入道车辆{B2[018]，B2[019]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道2}，由总级处理逻辑确认为车道2，已占用容量为6；
待入道车辆{C2[020]，C2[021]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道3}，由总级处理逻辑确认为车道3，已占用容量为4；
待入道车辆{D3[022]，D3[023]，D2[024]，D2[025]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道4}，由总级处理逻辑确认为车道4，已占用容量为5；
待入道车辆{E3[026]，E3[027]}，各车道按规则计算，可选车道集合为空，由总级处理逻辑确认为车道2，已占用容量为8；
待入道车辆{C1[028]，C1[029]}，各车道按规则计算形成可选车道集合{车道3}，由总级处理逻辑确认为车道3，已占用容量为6；
待入道车辆{A3[030]，A3[031]}，各车道按规则计算，可选车道集合为空，由总级处理逻辑确认为车道2，已占用容量为10，车道2状态暂时关闭；
待入道车辆{B1[032]，B2[033]，B3[034]，B3[035]}，各车道按规则计算，可选车道集合为空，由总级处理逻辑确认为车道3，已占用容量为10；
其入道结果如图2所示。
图3和图4显示了缓冲区车辆出道。
各车道按规则计算形成可选出道车道集合{车道1、车道2、车道3、车道4}，由总级处理逻辑确认为车道1，出车{A1[001]，A1[002]，A3[007]，A3[008]，A3[009]}，已占用容量为5；
各车道按规则计算，出车车道集合为空，由总级处理逻辑按负载均衡规则仅算，确认车道1，出车{E1[011]}，进入车道5，车道1已占用容量为4，车道5已占用容量为1；
各车道按规则计算形成可选出道车道集合{车道1}，由总级处理逻辑确认为车道1，出车{A2[012]，A2[013]，A2[016]，A2[017]}，已占用容量为0；
各车道按规则计算形成可选出道车道集合{车道2}，由总级处理逻辑确认为车道2，出车{B1[003]，B2[004]，B3[014]，B3[015]，B2[018]，B2[019]}，已占用容量为4；
各车道按规则计算，出车车道集合为空，由总级处理逻辑按负载均衡规则仅算，确认车道2，出车{E3[026]，E3[027]}，进入车道5，车道2已占用容量为2，车道5已占用容量为3；
各车道按规则计算形成可选出道车道集合{车道2}，由总级处理逻辑确认为车道2，出车{A3[030]，A3[031]}，已占用容量为0；
各车道按规则计算形成可选出道车道集合{车道3}，由总级处理逻辑确认为车道3，出车{C3[005]，C3[006]，C2[020]，C2[021]，C1[028]，C1[029]}，已占用容量为4；
各车道按规则计算形成可选出道车道集合{车道3}，由总级处理逻辑确认为车道3，出车{B1[032]，B2[033]，B3[034]，B3[035]}，已占用容量为0；
各车道按规则计算形成可选出道车道集合{车道4}，由总级处理逻辑确认为车道4，出车{D1[010]，D3[022]，D3[023]，D2[024]，D2[025]}，已占用容量为0；
各车道按规则计算，可选出道车道集合为空，由总级处理逻辑确认车道5车辆入车道1并出道，出车{E1[011]，E3[026]，E3[027]}，车道1和车道5已占用容量为0。

Claims (10)

1.一种基于规则分级自治的PBS调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将PBS缓冲区车道进行概括抽象为先进先出的队列T，定义队列属性和动作，并确定该队列唯一标识；
步骤2：将PBS缓冲区业务规则进行分离，分为总级规则和分级队列规则；对队列规则P逻辑抽象为业务规则排列组合形成的规则集合，表示为
Figure FDA0003023952820000011
其中Ri为业务规则，n为自然数；依据业务规则Ri的属性确定Ri属于何种业务规则类型，并确定业务规则唯一标识；
步骤3：将队列与队列规则进行绑定，表示为{T，P}，绑定的队列与队列规则以及规则逻辑处理构成分级；
步骤4：将总级规则F逻辑抽象为总业务规则排列组合形成的规则集合，表示为：
Figure FDA0003023952820000012
其中Oi为总业务规则；依据总业务规则Oi的属性确定Oi属于何种业务规则类型，并确定总业务规则唯一标识；
步骤5：监听模块、总级的处理逻辑与总业务规则集合构成总级；
步骤6：各分级向总级进行注册；总级的监听模块监听入道信号、出道信号后，向各注册的分级广播信号；各分级调用并执行分级的规则逻辑处理后，向总级反馈信息，总级在发送反馈信息的分级中根据队列的优先级得到所调度车道。
2.根据权利要求1所述的一种基于规则分级自治的PBS调度方法，其特征在于，所述队列的属性集为：{队列唯一标识，容量，可用容量，优先级，队列类型、队列描述}。
3.根据权利要求1所述的一种基于规则分级自治的PBS调度方法，其特征在于，所述队列规则的属性集为：{规则唯一标识，优先级，规则描述，规则逻辑处理}。
4.根据权利要求1所述的一种基于规则分级自治的PBS调度方法，其特征在于，所述队列的动作包括：入队动作、出队动作、队列判断为空动作、获取队列优先级动作、设置队列优先级动作、获取First动作、获取Last动作、可入队判断动作、可出队判断动作。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于规则分级自治的PBS调度方法，其特征在于，所述队列的动作用于被分级和/或总级调用并执行。
6.根据权利要求1所述的一种基于规则分级自治的PBS调度方法，其特征在于，所述入道信号包括当前入道车辆信息，出道信号包括当前出道车辆信息。
7.根据权利要求1所述的一种基于规则分级自治的PBS调度方法，其特征在于，所述各分级调用并执行分级规则逻辑处理具体为：各分级的分级规则逻辑处理根据分级队列规则得到车辆信息和车道信息。
8.一种基于规则分级自治的PBS调度***，其特征在于，包括：
总级，用于根据入道信号、出道信号以及各分级反馈信息，进行处理得到最终用于调度的车道；
分级，用于执行队列规则并反馈信息至总级；
所述PBS调度***，用于执行以下步骤：
步骤1：将PBS缓冲区车道进行概括抽象为先进先出的队列T，定义队列属性和动作，并确定该队列唯一标识；
步骤2：将PBS缓冲区业务规则进行分离，分为总级规则和分级队列规则；对队列规则P逻辑抽象为业务规则排列组合形成的规则集合，表示为
Figure FDA0003023952820000021
其中Ri为业务规则，n为自然数；依据业务规则Ri的属性确定Ri属于何种业务规则类型，并确定业务规则唯一标识；
步骤3：将队列与队列规则进行绑定，表示为{T，P}，绑定的队列与队列规则以及规则逻辑处理构成分级；
步骤4：将总级规则F逻辑抽象为总业务规则排列组合形成的规则集合，表示为：
Figure FDA0003023952820000022
其中Oi为总业务规则；依据总业务规则Oi的属性确定Oi属于何种业务规则类型，并确定总业务规则唯一标识；
步骤5：监听模块、总级的处理逻辑与总业务规则集合构成总级；
步骤6：各分级向总级进行注册；总级的监听模块监听入道信号、出道信号后，向各注册的分级广播信号；各分级调用并执行分级的规则逻辑处理后，向总级反馈信息，总级在发送反馈信息的分级中根据队列的优先级得到所调度车道。
9.根据权利要求8所述的一种基于规则分级自治的PBS调度***，其特征在于所述总级包括：
监听模块，用于监听入道信号、出道信号，并发送至处理逻辑；
总级规则，用于根据业务要求设定；
处理逻辑，用于根据入道信号、出道信号以及各分级反馈信息，进行处理或者执行总级规则，得到最终用于调度的车道。
10.根据权利要求8所述的一种基于规则分级自治的PBS调度***，其特征在于所述分级包括：
队列，用于表示车道；
队列规则，用于根据调度要求设定；
规则逻辑处理，用于执行队列规则并反馈信息至总级。
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