[发明专利]面向家电产品装配线的Ⅱ型双边装配线平衡方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向家电产品装配线的Ⅱ型双边装配线平衡方法及系统，包括以下步骤：(1)收集家电产品双边装配线平衡问题相关数据；(2)种群初始化，随机产生M个对应于3倍任务数长度3N的染色体；(3)将染色体进行解码，将它还原为具体的装配线平衡分配方案，计算染色体适应度值；(4)根据染色体适应度值进行排序，选取S个适应度最大的染色体作为精英解，运用轮盘赌选择法从种群中选出M‑S个染色体用于遗传操作；(5)重复步骤3至4直至达到设定的迭代次数，输出适应度值最小的染色体，得到相应的排布方案。本发明结合生产实际家电产品线的复杂约束场景，以给定工位数求解最小节拍为目标，设计新的编解码方法，应用在实际问题中，具有很强的实际应用价值。

技术领域

本发明属于家电产品双边装配线领域，更具体地，涉及一种面向家电产品装配线的Ⅱ型双边装配线平衡方法及系统。

背景技术

双边装配线作为家电产品的主要生产形式，在企业生产中占据重要地位。企业在建立装配线后，在一段时间内装配线的工位数量是恒定的，但生产不同型号产品时生产节拍一般会不同。双边装配线平衡是指将有限的任务集分配到装配线两侧有限的工位上，同时满足作业任务之间的约束关系，并优化某些指标。其中，装配线平衡第Ⅱ类问题是指给定装配线的工位数，最小化装配线生产节拍。双边装配线平衡方案的好坏直接影响企业生产效率，降低生产节拍，对提高装配线平衡率、提升生产效率有重要意义。家电产品双边装配线工艺约束场景复杂多样，除了节拍/工位数量约束、操作方位约束、任务优先关系约束外，还包括工人高中低站位约束、工件角度约束、工具约束、紧邻作业约束、成对约束及线体约束等额外约束，且约束间还很可能相互耦合，构成了复杂的多约束双边装配线平衡问题。比起普通的装配线平衡问题，面向家电产品装配线的多约束双边装配平衡问题更符合生产实践的真实状况，但也是更复杂的组合优化难题，解决此类问题的复杂度随着任务数的增长呈指数级增长。目前企业解决这类问题停留在人工经验、“感觉”、试错等方法，往往寻找一个合适的可行解需要耗费很长的时间。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种面向家电产品装配线的Ⅱ型双边装配线平衡方法及系统，旨在解决复杂多样的家电产品双边装配线工艺约束场景带来的优化难题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种面向家电产品装配线的Ⅱ型双边装配线平衡方法，该方法包含以下步骤：

步骤1、收集家电产品双边装配线平衡问题相关数据，包括任务数N、任务时间t_i、操作方位约束K(i)、任务优先顺序约束P(i)、工人高中低站位约束H(i)、操作角度约束A(i)、工具约束G(i)、紧邻约束L(i)、成对约束J(i)和线体约束L(i)等数据；

步骤2、种群初始化：根据任务优先顺序约束P(i)通过随机规则产生M个对应于3倍任务数长度3N的序列，即染色体，其基因值包括任务序号、操作方位和线体选择三部分；

步骤3、对种群中的染色体逐一进行解码，将其还原为具体的装配线平衡分配方案，其中，考虑任务时间t_i、操作方位约束K(i)、任务优先顺序约束P(i)、工人高中低站位约束H(i)、操作角度约束A(i)、工具约束G(i)、紧邻约束L(i)、成对约束J(i)和线体约束L(i)，计算染色体适应度值；

步骤4、根据染色体适应度值进行排序，选取S个适应度最大的染色体作为精英解，运用轮盘赌选择法从种群中选出M-S个染色体用于遗传操作；

步骤5、重复步骤3至4直至达到设定的迭代次数I_t，输出适应度值最小的染色体，得到相应的排布方案。