5、自动化制造系统中的死锁避免与动态路由灵活性

自动化制造系统中的死锁避免与动态路由灵活性

在自动化制造系统中，路由灵活性是提高系统性能的关键因素之一。它允许零件根据系统中机器容量的当前分配情况，灵活选择下一个所需的机床，从而提高系统的生产效率和灵活性。本文将深入探讨自动化制造系统中死锁避免和动态路由灵活性的相关问题。

1. 路由灵活性概述

路由灵活性主要源于机器灵活性和/或序列灵活性。机器灵活性指的是一个零件操作可以在多台机器上执行，而序列灵活性则是指零件工艺计划中指定的操作集并非完全有序。这两种灵活性都有可能产生大量的路由组合。例如，一个具有n个无序处理步骤且每个步骤有k个替代方案的零件，可能会有n!(kn)条路由。

为了充分利用路由灵活性的优势，需要复杂的控制软件来确保系统在避免死锁的同时，让零件能够充分利用这种灵活性。传统的死锁分析技术和死锁避免策略（DAP）通常需要对路由进行枚举，这对于高度灵活的系统来说是一个显著的劣势。

2. 灵活路由的性能优势

许多研究人员对具有灵活路由的系统性能进行了研究。总体而言，灵活路由能显著改善系统的典型性能指标。例如，在某些合理情况下，吞吐量比固定工艺计划提高约10%，平均流动时间也有类似程度的减少。

不同的研究人员提出了不同的衡量路由灵活性的方法：
- Benjaafar和Ramakrishnan（1996） ：提出了一种将零件加工各阶段的替代方案数量与零件等待时间相关联的衡量方法。他们通过模拟结果观察到，系统性能指标随灵活性增加而改善，但灵活性的好处是递减的，且在零件各阶段分配灵活性比可能序列的总数更重要。
- Chen和Chung（1996）