[发明专利]生产线布局优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程制造领域，具体涉及一种生产线布局优化设计方法。

背景技术

为了提高生产效率或减员增效，在制造加工的领域经常会根据投入的经济资源和要完成的订单量从头设计车间生产线布局，以及对生产线进行改装和优化。生产线布局主要包括各功能段之间的关联方式、各段内子线之间的关联方式、各子线内部的工位排布方式等。制造加工领域中，生产系统中的生产线、工位、工序等有几种常见的布局方式，如在大规模制造流水线布局方式中，每个工位对应一个操作较为简单的工序，工位与工位之间通过串联的方式布局成一条生产线；在单元式布局方式中，生产线上的工位数较少，每个工位对应多个工序，工位与工位、生产线和生产线之间存在相互协调的关系。

生产要素布置方法是在组织方式确定的条件下，通过生产线平衡等规划方法，以产量、成本、生产时间等为优化目标，对人员、工序、设备等进行布置安排（参见参考文献1～3）。

生产线平衡的主要方法是将人员、工序、设备按照产品确定的生产周期进行组织，使流水线上每个工位的操作时间尽量一致，以期降低生产线的节拍。

生产线的节拍是指连续完成相同的两个产品之间的间隔时间，通常把一个流程中生产节拍最慢的工位叫做瓶颈工位。生产线的产能与生产节拍直接相关，而生产节拍受制于瓶颈工位的时间。生产线平衡规划即是将生产的全部工序分配到工位中去，调整各工位的操作时间使其尽可能相近，降低生产节拍、提高产能。

现有生产线平衡规划方法包括精确优化方法和启发式优化方法两种。精确优化方法使用数学规划求解，能够得到最优解，但是计算时间慢；启发式方法（如蚁群算法、遗传算法）不能保证得到最优解，但是能够快速得出可行解（参见参考文献4～7）。以上为目前本领域常用方法。

生产过程中，生产要素会随着时间发生变动，造成生产线制造过程不均匀。这种不均匀会导致生产线产能降低，如原先均衡的生产线中出现空闲等待和在制品堵塞等情况。其原因如人员的操作时间、机器失效/修复时间、生产准备时间、产品质量等变化，并且变化的时间和大小存在着不确定性。但是上述生产线布局设计优化技术没有考虑这些变化对生产效率的影响，也未提出相应的解决办法。

[参考文献]

1、D.D.Spinellis,C.T.Papadopoulos.A simulated annealing approach forbuffer allocation inreliable production lines.Annals of Operations Research,93(1):373–384,2000.

2、J.Li,S.M.Meerkov.Production systems engineering.Springer,2008.

3、C.T.Papadopoulos,M.EJ.O’Kelly，M.J.Vidalis,D.Spinellis.Analysis and design ofdiscrete part production lines.Springer,2009.

4、刘晋浩,侯东亮.装配线平衡问题的求解方法浅析[J].森林工程,22(4):21-23,2006.

5、杜运普,杨月新.装配生产线的平衡问题研究[J].机械设计与制造,2:104-106,2003.

6、皮兴忠,范秀敏,严隽琪.用基于作业序列的遗传算法求解装配线平衡问题[J].机械科学与技术,22(1):35-38,2003.

7、张玲,曹敏,彭鸿广,周碎兰.动素分析法在装配线平衡中的应用[J].浙江科技学院学报.22(2):89-93,2010.

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的生产线平衡规划方法存在的无法减少生产波动对生产效率影响，从而降低了企业效益的问题。解决技术问题的技术方案是提供一种新的生产线布局优化设计方法。

该方法包括以下步骤：

a、按目标产品制造要求分解制造过程为原子工序，采集每个原子工序的工时数据，进行Y次试验采集，形成原子工时库；

b、按照目标产品实际制造工艺，将生产线分为L个功能段，采用线平衡规划方法得到每段每工位包含的原子工序，使各功能段内子线的节拍时间最小，形成工序库；