基于线体平衡率的产线布局优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于线体平衡率的产线布局优化方法，属于工程装配领域。本发明专利技术在工艺流程基础上，将所有操作拆解为最小工步，并构建二叉树模型；结构化解析工步工时库；相邻工步但跨工种的操作不能合并，违反作业顺序、跨工步的操作不能合并；遍历二叉树模型查询各组合关系及其工位数，利用工步与工时的映射关系求得该组合的线体平衡率；对比所有组合结果得出最优线体平衡率，进而反向求解最优节拍、最优工位及其对应的组合关系；线体平衡率最大值为最有目标方案。本发明专利技术可将装配、检验、测试等环节以最优节拍、最优工位数合理布置于同一条产线上，实现跨工种合作、柔性化的产线布局设计。计。计。

【技术实现步骤摘要】
基于线体平衡率的产线布局优化方法


[0001]本专利技术属于工程装配领域，具体涉及一种基于线体平衡率的产线布局优化方法。

技术介绍

[0002]工程装配制造业的生产大多采用多工步合并为一个工序、多工序串行生产的流水化作业，为避免工时相差悬殊导致工位作业堆积或闲置，需对产线合理布局，保证产线节拍均衡，提高线体平衡率及产线利用率。
[0003]目前，对生产线平衡问题的研究，主要是在给定生产线的节拍或者最小工位数的前提下开展，计算方法如规划法、启发式算法、遗传算法等，主要存在以下问题：
[0004]1.规划法在计算最优线体平衡率时运算量大，且数学模型构建难度大；
[0005]2.启发式算法难以得出最优解，依赖于生产实践及经验；
[0006]3.遗传算法易出现违反作业顺序的情况，且无法解决多工种合作的生产问题；
[0007]4.在产线节拍、工位数均未给定时，需经过前期大量的试错来摸索较为合理的节拍或者工位数，在此基础上再进行计算，耗费大量的人工及时间成本。
[0008]在装配过程中，经常需穿插检验环节，且装配后的测试作业必不可少，因此将装配、检验及测试同时布置于产线上，可有效减少产品周转，提高生产效率。但目前的产线平衡率计算方法没有考虑多工种合作的生产问题，也未提出对应的解决方案。

技术实现思路

[0009](一)要解决的技术问题
[0010]本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种基于线体平衡率的产线布局优化方法，以解决目前多工种合作生产中，产品周转导致生产过程不连续、生产效率低的问题。
[0011](二)技术方案
[0012]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于线体平衡率的产线布局优化方法，该方法包括如下步骤：
[0013]S1、根据作业指导书的最小工步及工时，形成工步库及工时库；并建立工步名称与工时时长在程序上的映射关系，即[a1,a2,a3,
…
,an]与[t1,t2,t3,
…
,tn]的唯一对应关系；
[0014]S2、将所有工步按照作业顺序构建二叉树；
[0015]S3、通过前序遍历二叉树获得相邻工步合并的所有组合结果，并保留所有组合结果的遍历记录；
[0016]S4、对各组合结果计算线体平衡率，计算公式为：线体平衡率＝总时长/(工位数
×
产线节拍)
×
100％，其中节拍表示各工位的生产操作时间，产线节拍表示产线上生产耗时最长的工位节拍；
[0017]S5、通过对比所有计算结果，得出数值最大的线体平衡率，即最优线体平衡率，查询该线体平衡率下的组合结果，进而反向求解对应的产线节拍、工位数及各工步的组合关
系，视为产线最优节拍、最优工位数；
[0018]S6、将最终求解的组合结果应用于生产线上，实现产线节拍的一致性。
[0019]进一步地，建立工步名称与工时时长在程序上的映射关系包括：建立工步名称与工时时长的映射关系，即随意搜索其中的工步及工时，均能准确查找对应的工时及工步。
[0020]进一步地，所述步骤S2中在构建二叉树时，应满足工步作业的先后顺序。
[0021]进一步地，所述步骤S2中构建二叉树包括：第一道工步视为根节点a1，其左、右节点分别表示不与第一道工步合并，记为(，a2)，与第一道工步合并为同一工位，记为(+a2)，即表示为[a1,a2]、[a1+a2]，后续工步以此类推。
[0022]进一步地，在构建二叉树时，相邻工步但跨工种的操作不能合并，违反作业顺序、跨工步的操作不能合并。
[0023]进一步地，所述前序遍历方法包括：从根节点开始，以优先遍历所有左节点、随后遍历上一节点的右节点为原则，记录每一次的遍历过程。
[0024]进一步地，所述步骤S3之后，步骤S4之前，还包括：获取所有组合结果的工位数和产线节拍。
[0025]进一步地，若产线生产操作均为同一工种，形成完全二叉数，组合共有2n
‑
1种，n为工步总数，需排除所有工步合并于同一工位的情况，即由单人完成所有操作内容。
[0026]进一步地，线体平衡率中的工位数和产线节拍为两个自变量，在二叉树遍历中求解，并在此基础上计算线体平衡率，通过比较得出最优线体平衡率，进而反向求解最优节拍、最优工位及其对应的组合关系。
[0027]进一步地，在给定产线节拍或工位数的情况下，在二叉树遍历的所有结果中，求解与产线节拍或工位数相对应的所有组合结果，在所有组合结果中得出最优解。
[0028](三)有益效果
[0029]本专利技术提出一种基于线体平衡率的产线布局优化方法，本专利技术的有益效益在于：在满足工步作业先后顺序前提下，创新地采用遍历二叉树的算法，快速查询工步合并、多工种合作的所有组合结果，求解最优线体平衡率及其对应的产线节拍、工位数，保证生产过程连续、生产效率高。算法的时间和空间复杂度为O(N),运行效率高。使用本专利技术能有效解决在接收新的生产订单初期，根据经验及实践摸索进行初步工位配置的问题。本专利技术可适用于产线布局设计，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0030]图1为本专利技术产线多工种合作的二叉树模型示意图；
[0031]图2为产线单工种装配的完全二叉树模型示意图；
[0032]图3为产线多工种合作的装配印制板的二叉树算法实例；
[0033]图4为产线单工种装配的装配连接器的二叉树算法实例。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0035]本专利技术公开了一种基于线体平衡率的产线布局优化方法，可将装配、检验、测试等
环节以最优节拍、最优工位数合理布置于同一条产线上，实现跨工种合作、柔性化的产线布局设计。主要方法是在工艺流程基础上，将所有操作拆解为最小工步，并构建二叉树模型；结构化解析工步工时库；相邻工步但跨工种的操作不能合并，违反作业顺序、跨工步的操作不能合并；遍历二叉树模型查询各组合关系及其工位数，利用工步与工时的映射关系求得该组合的线体平衡率；对比所有组合结果得出最优线体平衡率，进而反向求解最优节拍、最优工位及其对应的组合关系；线体平衡率最大值为最有目标方案。
[0036]本专利技术的目的在于提供一种基于线体平衡率的产线布局优化方法，解决目前多工种合作生产中，产品周转导致生产过程不连续、生产效率低的问题，同时在产线节拍、工位数均未知的前提下，提供快速求解最优线体平衡率的技术方案。
[0037]本专利技术提供的线体平衡率计算方法包括以下步骤：
[0038]S1、根据作业指导书的最小工步及工时，形成工步库及工时库；并建立工步名称与工时时长在程序上的映射关系，即[a1,a2,a3,
…
,an]与[t1,t2,t3,
…
,tn]的唯一对应关系；
[0039]S2、将所有工步按本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线体平衡率的产线布局优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、根据作业指导书的最小工步及工时，形成工步库及工时库；并建立工步名称与工时时长在程序上的映射关系，即[a1,a2,a3,
…
,an]与[t1,t2,t3,
…
,tn]的唯一对应关系；S2、将所有工步按照作业顺序构建二叉树；S3、通过前序遍历二叉树获得相邻工步合并的所有组合结果，并保留所有组合结果的遍历记录；S4、对各组合结果计算线体平衡率，计算公式为：线体平衡率＝总时长/(工位数
×
产线节拍)
×
100％，其中节拍表示各工位的生产操作时间，产线节拍表示产线上生产耗时最长的工位节拍；S5、通过对比所有计算结果，得出数值最大的线体平衡率，即最优线体平衡率，查询该线体平衡率下的组合结果，进而反向求解对应的产线节拍、工位数及各工步的组合关系，视为产线最优节拍、最优工位数；S6、将最终求解的组合结果应用于生产线上，实现产线节拍的一致性。2.如权利要求1所述的基于线体平衡率的产线布局优化方法，其特征在于，建立工步名称与工时时长在程序上的映射关系包括：建立工步名称与工时时长的映射关系，即随意搜索其中的工步及工时，均能准确查找对应的工时及工步。3.如权利要求1所述的基于线体平衡率的产线布局优化方法，其特征在于，所述步骤S2中在构建二叉树时，应满足工步作业的先后顺序。4.如权利要求3所述的基于线体平衡率的产线布局优化方法，其特征在于，所述步骤S2中构建二叉树包括：第一道工步视为根节点a1，其左、右节点分别表示不与第一道工...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒波超，李欣，郑秋月，
申请(专利权)人：北京计算机技术及应用研究所，
类型：发明
国别省市：