一种车门混流装配线平衡规划方法技术

本发明专利技术提供一种车门混流装配线平衡规划方法，包括：获取车门混流装配线的多个作业任务中的预设的信息数据；根据信息数据通过职业性重复行为评价分析方法计算出人机工程学风险值；根据信息数据、人机工程学风险值以及车门混流装配线的设计要求和约束条件建立用于实现最少工位数和最少人机工程学风险值的线平衡多目标优化数学模型；采用预设的优化算法对线平衡多目标优化数学模型进行计算，并计算得出多个线平衡规划方案结果，优化算法包括迭代贪婪算法和多目标优化算法；根据预设的目标在多个线平衡规划方案结果中选择出最优的线平衡规划方案。与相关技术相比，本发明专利技术的车门混流装配线平衡规划方法的人机工程学风险低且效率高。且效率高。且效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种车门混流装配线平衡规划方法


[0001]本专利技术涉及汽车装配线规划
，尤其涉及一种车门混流装配线平衡规划方法。

技术介绍

[0002]近年来，新能源汽车总装车间中的车门装配线属于典型的人工装配线，机器化程度低，主要依靠人工来完成车门的装配过程。在上述的车门装配线中，某些作业任务的人机工程学风险(人因风险)高，例如某些零件装配过程不仅需要按压操作或尴尬的作业姿势，工人还被要求以相对较高的频率使用上肢重复执行作业动作，这些可能容易导致肌肉骨骼疾病。此外，工作场所的人机工程学风险不仅对工人的健康和生活质量造成很大损害，还会影响装配生产线的效率和装配产品的质量，同时还会降低工厂的经济效益。目前，有些国家已经在国家的层面上制定了具体立法，要求工厂在设计阶段必须参考ISO 11228
‑
3国际标准规范考虑人因风险，尤其是对于具有高频重复作业动作的人工装配线。
[0003]目前,工厂一方面主要还是依靠人工对车门装配线进行线平衡规划，存在效率低，并容易出现错误情况等缺点。另一方面，上述的车门装配线属于混流生产线，待分配的作业任务高达200个，而且某些作业任务要求必须分配在同一个工位，有些作业任务则不能由分配到同一工位，这些都会大大增大产线设计人员进行线平衡规划的难度，导致设计人员工作量大，难以在较短的时间内给出较好的线平衡规划方案。另外，产线设计人员在进行生产线线平衡规划时，由于难以对作业任务的人机工程学风险进行量化评估，在规划每个工位并分配作业任务过程时，往往会依靠个人的经验进行估计，甚至忽略人机工程学风险。这不仅容易出现较大的评估误差，而且容易导致某些工位上的作业人员具有较高的人因风险。此外，产线设计人员在进行线平衡规划时，希望减少产线的人员配置数量来减少投资，但工人更关心自己的健康，要求具有较低的人机工程学风险。而且装配生产线的工位数量和人机工程学风险最小化通常是相互矛盾的目标，即较少工位的装配生产线中可能会导致较高人机工程学风险，反之亦然。然而目前产线设计人员往往仅考虑减少产线的人员配置数量这一目标，导致难以给出全局更优的线平衡规划方案。
[0004]因此，实有必要提供一种新的方法解决上述问题。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术的不足，本专利技术提出一种人机工程学风险低且效率高的车门混流装配线平衡规划方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种车门混流装配线平衡规划方法，该方法包括如下步骤：
[0007]步骤S1、获取车门混流装配线的多个作业任务中的预设的信息数据，所述信息数据包括所述车门混流装配线的工位数；
[0008]步骤S2、根据所述信息数据通过职业性重复行为评价分析方法计算出人机工程学
风险值；
[0009]步骤S3、根据所述信息数据、所述人机工程学风险值以及所述车门混流装配线的设计要求和约束条件建立用于实现最少所述工位数和最少所述人机工程学风险值的线平衡多目标优化数学模型；
[0010]步骤S4、采用预设的优化算法对所述线平衡多目标优化数学模型进行计算，并计算得出多个线平衡规划方案结果，所述优化算法包括迭代贪婪算法和多目标优化算法；
[0011]步骤S5、根据预设的目标在多个所述线平衡规划方案结果中选择出最优的线平衡规划方案。
[0012]优选的，所述步骤S1中，所述信息数据还包括所述作业任务的标准工时数据、所述作业任务中的姿势指标数据、所述作业任务中的力量指标数据、所述作业任务中的重复性指标数据、所述作业任务中的附加风险指标数据以及多个所述作业任务之间的装配优先级数据、重复性和附加风险等指标数据。
[0013]优选的，所述步骤S2中，ActionsN为一个平均生产周期内所述作业任务的次数；CT为所述平均生产周期的时间；RF为频率；所述人机工程学风险值为ER，满足如下公式：
[0014][0015]RF＝OSxPMxFOMxRMxADM
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(2)；
[0016]其中，OS为计算参数；PM为所述姿势指标数据的乘法系数；FOM为所述力量指标数据中的一个力倍增强系数；RM为所述重复性指标数据的乘法系数；ADM为所述附加风险指标数据的乘法系数。
[0017]优选的，所述步骤S3中，所述线平衡多目标优化数学模型包括决策变量、目标函数以及约束条件；
[0018]所述决策变量为x
ik
，并满足公式：
[0019][0020]所述目标函数包括用于获得最少化的工位数的第一目标函数和用于获得最少化所有工作站中所有工人总的人机工程学风险值的第二目标函数；
[0021]所述第一目标函数满足公式：
[0022]minK
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(4)；
[0023]所述第二目标函数满足公式：
[0024][0025]其中，min为最小化函数；
[0026]所述约束条件包括第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件、第四约束条件以及第五约束条件；
[0027]所述第一约束条件为约束确保每个任务都分配到某个工位中且仅分配其中一个工作站，并满足公式：
[0028][0029]所述第二约束条件为约束确保各工位的工作负荷时间在装配车型任何条件下都不能超过平均生产周期时间，并满足公式：
[0030][0031]所述第三约束条件为约束确保所有作业任务的装配优先级关系不被违反，并满足公式：
[0032][0033]所述第四约束条件为约束确保具有关联关系的作业任务分配到同一工位，并满足公式：
[0034][0035]所述第五约束条件为约束确保不兼容的作业任务不被分配到同一工位，并满足公式：
[0036][0037]其中，m为装配车型的索引并为正整数；
[0038]i为所述作业任务的第一索引并为正整数；
[0039]j为所述作业任务的第二索引并为正整数；
[0040]N为所述作业任务的总数并为正整数，满足(i＝1
…
,N)；
[0041]K为工位的总数并为正整数，满足(k＝1
…
,K)；
[0042]P为车型种类的数量并为正整数，满足(m＝1
…
,P)；
[0043]t
im
为作业任务的标准工时并为正整数；
[0044]CT为平均生产周期时间并为正整数；
[0045]O为有装配优先级关系的任务对(i,j)集合，这些一对的任务之间存在直接的装配优先关系，任务i必须在任务j之前装配；
[0046]ZP为必须分配到同一工位上的任务对集合；
[0047]ZN为不能在同一工位上操作的任务对集合。
[0048]优选的，所述步骤S4中，包括如下步骤：
[0049]步骤S41、基于迭代贪婪算法的局部搜索阶段求解；
[0050]步骤S42、基于多目标优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车门混流装配线平衡规划方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤S1、获取车门混流装配线的多个作业任务中的预设的信息数据，所述信息数据包括所述车门混流装配线的工位数；步骤S2、根据所述信息数据通过职业性重复行为评价分析方法计算出人机工程学风险值；步骤S3、根据所述信息数据、所述人机工程学风险值以及所述车门混流装配线的设计要求和约束条件建立用于实现最少所述工位数和最少所述人机工程学风险值的线平衡多目标优化数学模型；步骤S4、采用预设的优化算法对所述线平衡多目标优化数学模型进行计算，并计算得出多个线平衡规划方案结果，所述优化算法包括迭代贪婪算法和多目标优化算法；步骤S5、根据预设的目标在多个所述线平衡规划方案结果中选择出最优的线平衡规划方案。2.根据权利要求1所述的车门混流装配线平衡规划方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述信息数据还包括所述作业任务的标准工时数据、所述作业任务中的姿势指标数据、所述作业任务中的力量指标数据、所述作业任务中的重复性指标数据、所述作业任务中的附加风险指标数据以及多个所述作业任务之间的装配优先级数据、重复性和附加风险等指标数据。3.根据权利要求2所述的车门混流装配线平衡规划方法，其特征在于，所述步骤S2中，ActionsN为一个平均生产周期内所述作业任务的次数；CT为所述平均生产周期的时间；RF为频率；所述人机工程学风险值为ER，满足如下公式：RF＝OSxPMxFOMxRMxADM
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)；其中，OS为计算参数；PM为所述姿势指标数据的乘法系数；FOM为所述力量指标数据中的一个力倍增强系数；RM为所述重复性指标数据的乘法系数；ADM为所述附加风险指标数据的乘法系数。4.根据权利要求3所述的车门混流装配线平衡规划方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述线平衡多目标优化数学模型包括决策变量、目标函数以及约束条件；所述决策变量为x
ik
，并满足公式：所述目标函数包括用于获得最少化的工位数的第一目标函数和用于获得最少化所有工作站中所有工人总的人机工程学风险值的第二目标函数；所述第一目标函数满足公式：minK
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)；所述第二目标函数满足公式：其中，min为最小化函数；
所述约束条件包括第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件、第四约束条件以及第五约束条件；所述第一约束条件为约束确保每个任务都分配到某个工位中且仅分配其中一个工作站，并满足公式：公式：所述第二约束条件为约束确保各工位的工作负荷时间在装配车型任何条件下都不能超过平均生产周期时间，并满足公式：所述第三约束条件为约束确保所有作业任务的装配优先级关系不被违反，并满足公式：所述第四约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，林利彬，张浩，魏丽军，张定，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：