平衡生产线的设计方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种平衡生产线的设计方法及其系统，该方法包括：获取生产线优化之前的生产线数据；对生产线数据进行处理，计算生产线作业时间的可靠性和标准作业时间，及根据当前生产线的规模选择相应的平衡优化算法；利用选择的平衡优化算法优化生产线，结合可靠性计算后的生产线作业时间得到生产线优化后的平衡率、平滑指数与工序方案；比较生产线预设的平衡率与平滑指数和优化后的平衡率、平滑指数，根据比较结果确定是否成功优化生产线平衡。通过实时计算当前的生产线的平衡率、平滑指数，即使生产线处于动态变化中，也能够实时比较优化前后的平衡率、平滑指数，根据比较结果动态平衡生产线，从而实现快速地对变化后的生产线进行平衡优化。进行平衡优化。进行平衡优化。

【技术实现步骤摘要】
平衡生产线的设计方法及其系统


[0001]本专利技术涉及智能制造
，特别是涉及一种平衡生产线的设计方法及其系统。

技术介绍

[0002]在智能制造领域，生产线中各个设备作业时间的一致性难以保证，会造成各个设备的工作节拍不一致，产生工时浪费和产品堆积，甚至会造成生产被迫中止的不良后果。
[0003]目前，传统平衡生产线的方法主要包括：精确求解法，例如，常用线性规划法和枚举法；启发式算法，如遗传算法和变邻域搜索算法；人工智能方法，如蚁群算法和混沌算法。然而，由于现有的生产线由串联结构过渡到串并混联结构，生产线由单线变为混线生产，意味着生产线是动态变化的，对生产线的平衡也需要动态变化。因此，亟需一种平衡生产线的方法来适应生产线动态变化造成的对生产线快速平衡的要求。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种平衡生产线的设计方法及其系统，用于解决现有技术中生产线发生动态变化时，无法适应生产线动态变化实现快速平衡的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种平衡生产线的设计方法，包括：
[0006]获取生产线优化之前的生产线数据，所述生产线数据包含优化之前的生产线作业时间与作业优先级矩阵；
[0007]对所述生产线数据进行处理，计算生产线作业时间的可靠性和标准作业时间，以及根据当前生产线的规模选择相应的平衡优化算法；
[0008]利用选择的所述平衡优化算法优化生产线，结合可靠性计算后的生产线作业时间得到生产线优化后的平衡率、平滑指数与工序方案；
[0009]比较生产线预设的平衡率与平滑指数和优化后的平衡率、平滑指数，根据比较结果确定是否成功优化生产线平衡。
[0010]本专利技术的另一目的在于提供一种平衡生产线的设计系统，包括：
[0011]数据获取模块，用于获取生产线优化之前的生产线数据，所述生产线数据包含优化之前的生产线作业时间与作业优先级矩阵；
[0012]数据处理模块，用于对所述生产线数据进行处理，计算生产线作业时间的可靠性和标准作业时间，以及根据当前生产线的规模选择相应的平衡优化算法；
[0013]数据优化模块，利用选择的所述平衡优化算法优化生产线，结合可靠性计算后的生产线作业时间得到生产线优化后的平衡率、平滑指数与工序方案；
[0014]优化判断模块，用于比较生产线预设的平衡率与平滑指数和优化后的平衡率、平滑指数，根据比较结果确定是否成功优化生产线平衡。
[0015]如上所述，本专利技术的平衡生产线的设计方法及其系统，具有以下有益效果：
[0016]通过实时计算当前的生产线的平衡率、平滑指数，即使生产线处于动态变化中，也能够实时比较优化前后的平衡率、平滑指数，根据比较结果来判断是否能够动态平衡生产线，从而实现快速地对变化后的生产线进行平衡优化，有利于提高企业的生产效率，也有利于为企业创造更多的价值。
附图说明
[0017]图1显示为本专利技术提供的一种平衡生产线的设计方法流程图；
[0018]图2显示为本专利技术提供的一种平衡生产线的设计框架图；
[0019]图3显示为本专利技术提供的一种优化前作业时间实施例图；
[0020]图4显示为本专利技术提供的一种优化前作业优先级矩阵实施例图；
[0021]图5显示为本专利技术提供的一种平衡优化后的工序方案实施例图；
[0022]图6显示为本专利技术提供的一种优化前后对比分析实施例图；
[0023]图7显示为本专利技术提供的一种平衡生产线的设计系统结构框图。
具体实施方式
[0024]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0026]请参阅图1，为本专利技术提供的一种平衡生产线的设计方法流程图，包括：
[0027]步骤S1，获取生产线优化之前的生产线数据，所述生产线数据包含优化之前的生产线作业时间与作业优先级矩阵；
[0028]其中，如图3所示，输入生产线所有设备优化前作业时间，例如，优化前的时间作业为[15.23、7.23、10.69、14.00、12.48、11.48、10.41、14.22、11.49、12.12、14.11、6.89、10.12、12.12、11.46、7.74、14.95、9.87、8.52、12.34、15.54、8.45、12.43、12.48、15.48、8.74、10.23、11.00、12.50、11.46、16.00、7.11、12.47、12.14、12.34、11.45、12.34、5.66、18.23、10.50、13.00、15.60、8.10、13.80、8.80、15.00、10.00、9.00、13.00、16.00、5.23、17.20、5.00]，通过上述方式，能够轻易获取到生产线所有设备(作业单元)的作业时间。
[0029]如图4所示，优化前作业优先级矩阵，通过优先级排列确定作业单元的执行工序，即，在优化之前，作业单元按照上述优先级排列的顺序进行工序执行。
[0030]另外，所述生产线优化之前的生产线数据还包括评比系数、宽放率与各个作业单元作业的节拍(节拍就是顺序生产两件相同制品之间的时间间隔，它表明了流水线生产率的高低，是流水线最重要的工作参数)，该节拍能够反映装配线上各工位中的瓶颈，即，节拍的最大值。
[0031]步骤S2，对所述生产线数据进行处理，计算生产线作业时间的可靠性和标准作业时间，以及根据当前生产线的规模选择相应的平衡优化算法；
[0032]其中，需要说明的是，该步骤还包括计算图2中的原始评价指数
‑‑
当前生产线未优化之前的平衡率与平滑指数，相当于生产线当前预设的平衡率与平滑指数；
[0033]步骤S3，利用选择的所述平衡优化算法优化生产线，结合可靠性计算后的生产线作业时间得到生产线优化后的平衡率、平滑指数与工序方案；
[0034]其中，优化目标主要包括平衡率、平滑指数；
[0035]所述平衡率的表达式为：
[0036][0037]式中，η
‑‑
平衡率，T(S
k
)
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第k(k＝1,2,
…
,m)个设备的工作时长；maxT(S
k
)
‑‑
装配线上各工位中的瓶颈；m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平衡生产线的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取生产线优化之前的生产线数据，所述生产线数据包含优化之前的生产线作业时间与作业优先级矩阵；对所述生产线数据进行处理，计算生产线作业时间的可靠性和标准作业时间，以及根据当前生产线的规模选择相应的平衡优化算法；利用选择的所述平衡优化算法优化生产线，结合可靠性计算后的生产线作业时间得到生产线优化后的平衡率、平滑指数与工序方案；比较生产线预设的平衡率与平滑指数和优化后的平衡率、平滑指数，根据比较结果确定是否成功优化生产线平衡。2.根据权利要求1所述的平衡生产线的设计方法，其特征在于，所述生产线优化之前的生产线数据还包括评比系数、宽放率与各个作业单元作业的节拍。3.根据权利要求1或2所述的平衡生产线的设计方法，其特征在于，还包括：利用三倍标准差法来判断生产线相应作业单元是否在预设作业时间范围内，若是，则该生产线上的相应作业单元的作业时间可靠；若否，则该生产线上的相应作业单元的作业时间异常。4.根据权利要求1所述的平衡生产线的设计方法，其特征在于，所述平衡率的表达式为：式中，η
‑‑
平衡率，T(S
k
)
‑‑
第k(k＝1,2,
…
,m)个设备的工作时长；max T(S
k
)
‑‑
装配线上各工位中的瓶颈；m
‑‑
工作站的数目。5.根据权利要求1所述的平衡生产线的设计方法，其特征在于，所述平滑指数的表达式为：式中，SI
‑‑
平滑指数，m
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工作站的数目，T(S
k
)
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第k(k＝1,2,
…
,m)个设备的工作时长，CT
‑‑
装配线上各工位中节拍。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：何国田，刘宗辉，林远长，何玉泽，曲永涛，尚明生，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：