基于并行策略的機動車檢測站工位布局優(yōu)化

1 引言

近年來，隨著機動車愈來愈大眾化【1】，機動車生成廠商進(jìn)一步加大了生產(chǎn)力度。國家相關(guān)政策要求【2】【3】【4】【5】，在機動車出廠之前需要對其電子器件特性進(jìn)行測試，只有檢測合格的機動車才能進(jìn)入市場。待檢機動車數(shù)量的增加與檢測車間緩慢的檢測效率之間的矛盾越來越尖銳。因此，提升檢測設(shè)備利用率、優(yōu)化檢測車間檢測效率、提升機動車檢測效率刻不容緩。本文從檢測車間布局出發(fā)，將當(dāng)前的順序布局改進(jìn)為并行布局，從硬件層面提升機動車檢測效率。

當(dāng)前工業(yè)使用的機動車檢測策略是順序布局結(jié)合先來先服務(wù)（First In First Out， FIFO）策略的檢測模式【6】【7】。陳昌領(lǐng)等【8】對汽車綜合性能檢測線批次檢測車輛的建模與短期調(diào)度問題的研究，提出了一些關(guān)于汽車綜合性能檢測線批次車輛檢測排序和駕駛員人數(shù)安排的指導(dǎo)建議。黃文兵【9】通過研究汽車綜合性能檢測站的車間布局設(shè)計，基于批處理過程對給定數(shù)量的車輛上線檢測短期調(diào)度進(jìn)行建模，實現(xiàn)了汽車檢測車間布局的優(yōu)化。

本文結(jié)合并行策略，將檢測車間并行化優(yōu)化，提出了一種基于并行策略的機動車檢測站工位布局優(yōu)化模型。本文主要貢獻(xiàn)為：

⑴ 優(yōu)化檢測車間布局，改順序布局為并行布局，使得各檢測設(shè)備可以并行檢測機動車，從硬件層面提升機動車的檢測效率。

⑵ 提升檢測設(shè)備的利用率。減低了檢測設(shè)備空轉(zhuǎn)時間。

本文后續(xù)部分的組織如下：第2節(jié)介紹了并行車間的設(shè)計思路;第3節(jié)給出了算法仿真過程以及對仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析;最后是結(jié)論和對未來研究方向的展望。

2 并行車間設(shè)計

當(dāng)前檢測車間布局為順序布局，各檢測工位順序排列。機動車在完成上一個檢測任務(wù)后，才能進(jìn)入下一個檢測工位。這樣存在一個明顯的問題：當(dāng)機動車在上一個工位完成檢測任務(wù)時，如果當(dāng)前工位有機動車在檢測，那么只能在上一個工位等待。這樣必然導(dǎo)致完成檢測任務(wù)的機動車持續(xù)占用檢測工位，使得在該工位有檢測任務(wù)的機動車不能及時進(jìn)入檢測。檢測車間順序布局，如圖1所示。

當(dāng)檢測車間為順序布局時，機動車按照箭頭方向，依次完成各工位的檢測任務(wù)。當(dāng)下一個工位有車輛時，在本工位等待。為了解決機動車完成檢測任務(wù)仍在工位等待的問題，提出檢測車間并行布局，如圖2所示。

當(dāng)檢測車間為并行布局時，機動車按照箭頭方向，依次完成各工位的檢測任務(wù)。即當(dāng)機動車完成檢測任務(wù)時，立即駛離檢測工位，檢測工位等待下一輛機動車檢測。并行布局可以完美的解決順序布局帶來的機動車完成檢測任務(wù)仍在該工位等待的問題。

3驗證實驗

3.1性能評價標(biāo)準(zhǔn)

⑴調(diào)度時間

完成一批機動車的檢測任務(wù)時，最后一輛機動車的完成檢測時間。

⑵總等待時間

機動車完成檢測項目申請到完成所有檢測任務(wù)之間的等待時間稱為該機動車等待時間。總等待時間表示為所有機動車的等待時間之和。機動車等待時間也可轉(zhuǎn)換為：機動車結(jié)束檢測時刻、開始檢測時刻、檢測任務(wù)總耗時，三者之差。平均等待時間，指總等待時間與檢測機動車總數(shù)之間的比值。

⑶資源利用率

完成一批機動車的檢測任務(wù)后，檢測工位檢測機動車的時間與檢測工位總運行之間的比值。

3.2實例分析

將機動車的檢測項目和各項目的檢測耗時進(jìn)行抽象，如表1所示。

5輛機動車{A， B， C， D， E}， 均申請表1中的檢測項目。分別將該5輛機動車在順序布局和并行布局上進(jìn)行調(diào)度，機動車的調(diào)度過程，如圖3和圖4所示。

結(jié)合圖4可知，采用順序布局，5輛機動車在3個檢測工位上的調(diào)度耗時為39，機動車總等待時間為60，資源利用率為72.82%;結(jié)合圖4可知，采用并行布局，5輛機動車在3個檢測工位上的調(diào)度耗時為30，機動車總等待時間為33，資源利用率為100%;。通過實例對比，本文提出的并行布局在完成相同檢測任務(wù)的前提下，具有總調(diào)度時間短、等待時間短、資源利用率高的特點。

4結(jié)論

本文提出了一種基于并行策略的機動車檢測站工位布局優(yōu)化模型。該模型將順序檢測車間優(yōu)化為并行檢測車間。通過實例分析可知，相比于順序布局，待檢機動車的平均調(diào)度時間減少23.07%、平均等待時間減少45%;檢測機構(gòu)的資源利用率提高27.18%。

本文提出的檢測車間并行布局模型，在硬件層面提升了檢測車間的檢測效率。在下一步準(zhǔn)備結(jié)合實際情況，對機動車檢測調(diào)度算法進(jìn)行研究。

【參考文獻(xiàn)】：

【1】我國機動車保有量達(dá)3.25億輛. http：//www.mps.gov.cn/n2254098 /n4904352/c6313768/content.html.

【2】GB7258-2012， 機動車運行安全技術(shù)條件. 2012.09.

【3】GB18565-2001， 營運車輛綜合性能要求和檢驗方法. 2001.

【4】GB/T 18344-2016， 汽車微化、檢測、診斷技術(shù)規(guī)范. 2016.

【5】GB/T17993-2017， 汽車綜合性能檢測站通用技術(shù)條件. 2017.

【6】張立成， 周洲， 尚旭明.機動車安全技術(shù)檢驗業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)[J].計算機應(yīng)用與軟件， 2017， 34（6）：69-74

【7】張立成，劉曉鑫，郝茹茹.新型汽車檢測控制系統(tǒng)調(diào)度算法[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全， 2019，38（2）：79-82.

【8】陳昌領(lǐng)， 袁德成， 邵惠鶴. 汽車綜合性能檢測線的建模與短期調(diào)度[J]. 控制理論與應(yīng)用， 2002， 19（5）681-688.

【9】黃文兵. 汽車綜合性能檢測布局優(yōu)化及短期調(diào)度模型研究[D]. 西安：長安大學(xué)， 2006.

作者簡介：趙愛麗（1979.10—）職稱：工程師，民族：漢，學(xué)歷：本科，研究方向：設(shè)備技術(shù)。