可重入作业车间排队网建模与缓冲区配置优化

张惠煜，陈庆新，毛 宁，俞爱林+，李 翔,2，梁祖红

(1.广东工业大学 广东省计算机集成制造重点实验室，广东 广州 510006；2.湘南学院 电子信息与电气工程学院，湖南 郴州 423000)

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定制型制造企业中，定制需求使得产品种类多，不同种类产品的工艺需求往往存在差异，且具有多条可选的工艺路径，因此车间规划采用作业车间(job-shops)形式。制造系统生产过程中存在众多不确定因素，如订单到达时间、工序加工工时、工艺路线变化等，此外，还存在零件重入加工以及可能的返工返修等情形。随机环境下，如何在制造系统中优化配置有限的制造资源(设备、缓冲区容量等)，降低企业投资成本，同时提高车间生产能力、缩短生产提前期、提高订单准时交货率，是制造企业建立智能工厂时迫切需要解决的问题。

定制型企业的一个显著特征就是具有订单交货期约束，因此生产周期是制造系统规划设计的关键性能指标。实际生产过程中，在制品(Work in Process, WIP)的排队等待时间往往远大于其加工时间，而有限容量的缓冲区可以有效控制在制品的排队队列长度及其等待时间，缩短生产周期，提高准时交货率。缓冲区配置问题(Buffer Allocation Problem，BAP)是基于现有的车间资源，研究各个缓冲区最大容量的配置方案以获得最优的系统性能或投资方案。缓冲区容量设置得太低会降低系统的生产效率，设置得太高则无法起到调控系统生产周期的作用。

由于目标函数以及约束条件通常为非线性函数，因此BAP是一类非线性整数规划问题。……