[發明專利]生產線布局優化設計方法

有效

• 申請號: 201210559252.9
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103049801A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 趙勇;潘曉勇;李春川;姚國紅;巫江;符欣;賴冬;李冬;張泉偉
• 申請（專利權）人: 四川長虹電器股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫;劉世平

技術領域

本發明涉及工程制造領域，具體涉及一種生產線布局優化設計方法。

背景技術

為了提高生產效率或減員增效，在制造加工的領域經常會根據投入的經濟資源和要完成的訂單量從頭設計車間生產線布局，以及對生產線進行改裝和優化。生產線布局主要包括各功能段之間的關聯方式、各段內子線之間的關聯方式、各子線內部的工位排布方式等。制造加工領域中，生產系統中的生產線、工位、工序等有幾種常見的布局方式，如在大規模制造流水線布局方式中，每個工位對應一個操作較為簡單的工序，工位與工位之間通過串聯的方式布局成一條生產線；在單元式布局方式中，生產線上的工位數較少，每個工位對應多個工序，工位與工位、生產線和生產線之間存在相互協調的關系。

生產要素布置方法是在組織方式確定的條件下，通過生產線平衡等規劃方法，以產量、成本、生產時間等為優化目標，對人員、工序、設備等進行布置安排（參見參考文獻1～3）。

生產線平衡的主要方法是將人員、工序、設備按照產品確定的生產周期進行組織，使流水線上每個工位的操作時間盡量一致，以期降低生產線的節拍。

生產線的節拍是指連續完成相同的兩個產品之間的間隔時間，通常把一個流程中生產節拍最慢的工位叫做瓶頸工位。生產線的產能與生產節拍直接相關，而生產節拍受制于瓶頸工位的時間。生產線平衡規劃即是將生產的全部工序分配到工位中去，調整各工位的操作時間使其盡可能相近，降低生產節拍、提高產能。

現有生產線平衡規劃方法包括精確優化方法和啟發式優化方法兩種。精確優化方法使用數學規劃求解，能夠得到最優解，但是計算時間慢；啟發式方法（如蟻群算法、遺傳算法）不能保證得到最優解，但是能夠快速得出可行解（參見參考文獻4～7）。以上為目前本領域常用方法。

生產過程中，生產要素會隨著時間發生變動，造成生產線制造過程不均勻。這種不均勻會導致生產線產能降低，如原先均衡的生產線中出現空閑等待和在制品堵塞等情況。其原因如人員的操作時間、機器失效/修復時間、生產準備時間、產品質量等變化，并且變化的時間和大小存在著不確定性。但是上述生產線布局設計優化技術沒有考慮這些變化對生產效率的影響，也未提出相應的解決辦法。

[參考文獻]

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、劉晉浩,侯東亮.裝配線平衡問題的求解方法淺析[J].森林工程,22(4):21-23,2006.

5、杜運普,楊月新.裝配生產線的平衡問題研究[J].機械設計與制造,2:104-106,2003.

6、皮興忠,范秀敏,嚴雋琪.用基于作業序列的遺傳算法求解裝配線平衡問題[J].機械科學與技術,22(1):35-38,2003.

7、張玲,曹敏,彭鴻廣,周碎蘭.動素分析法在裝配線平衡中的應用[J].浙江科技學院學報.22(2):89-93,2010.

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的生產線平衡規劃方法存在的無法減少生產波動對生產效率影響，從而降低了企業效益的問題。解決技術問題的技術方案是提供一種新的生產線布局優化設計方法。

該方法包括以下步驟：

a、按目標產品制造要求分解制造過程為原子工序，采集每個原子工序的工時數據，進行Y次試驗采集，形成原子工時庫；

b、按照目標產品實際制造工藝，將生產線分為L個功能段，采用線平衡規劃方法得到每段每工位包含的原子工序，使各功能段內子線的節拍時間最小，形成工序庫；