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《装备制造技术》2025年第1期

一种基于生产计划的动态待产区规划算法研究

胡忠华，葛崇伟，许海龙122

（1.深南电路有限公司，广东深圳518100；2.无锡深南电路有限公司，江苏无锡214142）

摘要：工序待产区用来存放待生产的工单，随着市场需求和新投工单特征的变化，固定容量的待产区已经成为产能提升

的瓶颈。为了解决工厂生产时因工序待产区容量分配不合理引起生产效率降低的问题，该文提出基于生产计划的动态待

产区规划算法。算法分为待产区产能预测和待产区规划两部分。产能预测需要评估计划工单的加工完成时间，为了更准

确地预测出生产时间，设计了融合了随机森林回归和密度聚类回归的堆叠模型。随机森林模型可以很好地学习多数样本

的分布规律，密度聚类回归模型可以较准确地评估生产过程中异常事件对生产时间的影响，使得堆叠模型的整体预测结

果更接近真实数据；待产区规划算法在设计时结合了工序之间的关联关系和自动物流车运行的轨迹特点，将更符合生产

实际的组合工序和曼哈顿距离作为规划的依据，使得待产区分配更合理，同时提高了AGV系统的运行效率。算法应用前

后的数据集上表明，使用动态待产区规划算法后，待产区饱和报警总数下降了56.07%，物流任务总数下降了21.15%。

关键词：动态待产区规划；随机森林；密度聚类；堆叠模型

中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1672-545X（2025）01-0039-05

0引言自动导引运输车、数据采集平台和质量管理系统等模

块，实现产品生产全生命周期的自动计划、自动配方、

[2,3]

计算机控制和物联网技术的快速发展，为制造业自动物流及过程追溯等功能。自动物流是智能工厂

实现从刚性自动化到柔性自动化再到综合自动化提的关键一环，在自动物流的运行过程中发现如下的问

供了坚实的软硬件基础。智能制造是新一轮工业革命题：不同工序的生产能力不一样，某些生产工艺复杂

的革新技术，实现智能制造已成为工厂建设的核心工的工序，工单加工速度较慢，这样的工序称为瓶颈工

[1]序。当订单爆量时，由于瓶颈工序待产区容量饱和，导

作内容和重要目标。在产品端，更新速度快、产品种

类多、质量要求高和生产批量小的特点也对工厂的智致AGV转工频繁失败，使前工序无法达到最佳产能。

能化水平提出了更高的需求。智能化的建设是循序渐现有的工序待产区容量是依据经验值设定的，优

进的，工厂的建设大体上可以分为3个阶段。第1阶点是区域固定，载位位置固定，在半自动化生产时方

段是打通物理上的硬件互通，即实现工厂的机、液、气便员工查料及寻料。固定容量的待产区在订单上量时

和电的联通，这个阶段为智能化提供物理基础。第2载位容易饱和，进而引发待产区借用，导致待产工单

阶段是在硬件的基础上，通过自动化和物联网的控制管理混乱，自动化的物流效率大大降低，影响了生产

技术实现工序级别的自动化，如配方加载、自动上下效率，增加了时间成本和产品的报废风险，与柔性制

[4]

料，线体运转等。这阶段完成的工厂在人参与的情况造理念相悖。产品的加工流程多由几个瓶颈工序和

下已经可以做到半自动化的生产，很多旧的生产车间大部分的普通工序组成，订单上量时，瓶颈工序待产

多处于这个阶段，是智能化改造的重要对象。第3阶区饱和，但是物理距离临近的普通工序待产区却是空

段是以MES（ManufacturingExecutionSystem）制造执置的状态。解决这个问题的核心是合理划分工序附近

行系统为核心，结合AGV（AutomatedGuidedVehicle）待产载位，物理上来说待产载位距离本工序越近，调