[发明专利]面向大批量定制的可重构装配线平衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向大批量定制的可重构装配线平衡方法，并可以此安排生产，属于生产线自动控制与信息技术领域。

背景技术

面向大批量定制的可重构装配线是为了适应大批量定制装配生产需要的复杂的装配系统，是基于订单生产的动态需求变化的混流装配线，具有客户需求多样化，装配工艺复杂化，数据规模大等特点。对于混流装配线而言，装配线的平衡是其需要首先解决的问题，可重构装配线较之于传统的单品种装配线和混流装配线，在问题的规模与难度方面都有较大的不同。从文献情况看，目前对于装配线平衡的研究主要集中在单品种装配线和混流装配线，对于可重构装配线平衡的研究却很少，且提出装配线的平衡模型大多从影响装配线平衡的某一方面，如工作站的数量、节拍时间、负荷程度、装配线的效率来考虑平衡问题。然而装配线平衡过程要受到多方面因素的影响，应该对影响因素做综合考虑。此外，装配线平衡问题是离散型网络数学优化问题，也是典型的NP-hard难题，需求最优解比较困难，处理这类问题常用智能启发式方法，如遗传算法、模拟退火算法及禁忌搜索算法等，但是遗传算法在实际应用中容易出现算法的局部搜索和收敛性差等缺点。模拟退火算法对于整个搜索空间的状况了解不多，运算效率低下，禁忌搜索算法缺点是不但其对初始解有较强的依赖性，而且搜索的过程是串行的，而非并行搜索。因此，迫切需要一种能够满足订单生产的动态需求变化的混流装配线来解决目前面临的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种面向大批量定制的可重构装配线平衡方法，该方法提出的可重构装配线平衡的数学模型，可以综合考虑工作站数量、负荷平衡程度及装配线的生产效率三方面的因素，使其解决背景技术中存在的不足，适应可重构装配线的生产平衡，从而可以得到比现有各种平衡方法更适应的优化方法，例如可以使工作站数量最少，生产线负荷平衡最好，并且能大大提高生产效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种面向大批量定制的可重构装配线平衡方法，其特征在于所述的可重构装配线平衡方法是按照以下步骤进行的：

（1）建立面向大批量定制的可重构装配线平衡模型

1）建立装配线的闲置状况评价指标：

整个生产线的闲置状况可以用以下指标来度量：

          （1）

式（1）中为给定装配线的最大工作时间，是第个工作站的工作时间，为工作站数量；

2）建立装配线的负荷平衡评价指标：

装配线可以利用各工作站负荷的标准差作为负荷平衡的评价指标；

        （2）

式（2）中为给定装配线的节拍，是第个工作站的工作时间，为工作站数量；  

3）建立装配线的生产效率评价指标：

对可重构装配线而言，生产的需求是由客户的订单来拉动的，可以用订单要求的生产周期来考虑装配线的生产效率；

              （3）

其中：T为订单要求的生产周期；

为工作站数量；

为布尔型决策变量，当第个作业元素被使用时＝1，反之＝0；

为第种产品的数量；

为第个作业元素的作业时间；

为产品的种类个数；

为总的作业元素的数量；

4）建立可重构装配线平衡的数学模型：

综合步骤1）、2）、3）即得到可重构装配线平衡的数学模型，如下式所示：

  （4）

式（4）中权重值可以根据装配线的实际情况或专家评判的方法获取；式（4）中的反应装配线的闲置状况，反应装配线的负荷平衡状况，反应装配线的生产效率；由于的量纲相同，通过不同的权重值，将三部分通过线性组合，可以同时考虑装配线的闲置时间最少、负荷均衡和装配线的最大生产效率三个目标，以此来评价整个可重构装配线的平衡状况，该适应函数值越小，则装配线的平衡越好；

同时满足约束条件：

             （5）

                              （6）

                              （7）

若，             （8）