CN106873555B - 一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法及装置，首先对交货期“特急”的产品排序，然后对交货期“急”的产品排序，最后对其他交货期要求的产品排序；然后对交货期无要求的机型进行均衡化排序，即：按各系列机型需求的比例确定各系列每天所排数量，并按产品装配难易程度排序，最后得到各个机型在T天内每天顺序计划排产数量。各机型产品按照排序计划进行生产，缩短了生产周期，提高了生产效率。本发明的方法满足了拖拉机总装生产的装配需求，实现了混流装配生产的精益化、信息化和自动化，为提高拖拉机混流装配生产效率和效益提供了有效的方案。

Description

一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法及装置

技术领域

本发明属于拖拉机混流装配生产领域，特别涉及一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法及装置。

背景技术

拖拉机是一种在复杂工况下的非道路作业机械。拖拉机为农机装备典型产品，其生产技术先进程度直接关系到我国农机乃至农业产品的国际竞争力。拖拉机混流装配生产，是为满足客户个性化需求，将装配工艺相似而机型不相同的产品在一条生产线上进行装配，实现生产的低成本、高质量和高效率的柔性化生产方式，包括产品总装生产和分装生产。当前拖拉机总装生产具有多品种定制化、淡旺季不均衡等特征，由此导致的制造复杂问题是产品机型多、结构复杂，生产计划稳定性差、变动频繁，生产组织难度大，由于拉机与汽车相比具有很大的差异性和复杂性，其生产方式不能完全复制。当前我国拖拉机乃至农机产品生产方式和制造水平与国际先进水平相比有很大差距，因此针对拖拉机生产特征研究混流装配总装生产优化与排序方法，具有一定的挑战性和紧迫性，从而直接影响拖拉机的生产效率和效益。

现有技术中对拖拉机的总装生产只考虑了交货期，保证产品按期交付给客户，未考虑总装生产的产品均衡性，造成在总装生产时，拖拉机机型不相同的产品在不同的生产线生产，由于只考虑某种机型产品的交货期，而对该种机型产品一直生产，忽略了对其他机型产品的生产，而造成其他机型产品的生产线停掉，影响整个系列机型产品的产量，造成总装生产效率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法及装置，用于解决现有技术中拖拉机总装生产未考虑各机型产品的均衡化生产导致拖拉机总装生产效率低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

1、一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法，步骤如下：

1)获取计划总需求量Q、生产周期T、每天产量Q_t、交货期d_i、机型系列K及其数量q_k；

2)按照交货期的时间顺序进行排序，使产品生产的优先级为：交货期“特急”、交货期“急”、其他交货期要求；

3)对交货期无要求的机型进行均衡化排序，按各系列机型需求的比例分配原则，由各系列机型产品数量及生产顺序确定各个机型在T天内每天顺序计划排产数量。

进一步地，若遇到插单或撤单时，进行计划实时性排序，重新对交货期优先排序和生产均衡性排序，最终确定总装生产的机型产品排产数量。

进一步地，步骤2)中按照交货期的时间顺序进行排序时，建立的交货期目标函数为：

其中，p_i表示第i种机型产品，i表示产品机型型号，n表示机型产品种类，Rules表示规约约束集，Seque表示进行排序，Eu表示交货期特急，u表示交货期急，Other表示其他交货期要求。

进一步地，步骤3)中按照生产均衡性排序时，建立的生产均衡性目标函数为：

q_it表示第t天第i种机型产品的排产量，K表示机型系列，q_kt表示第t天第K系列机型排产数量。

进一步地，若遇到插单或撤单时，建立的计划实时性目标函数为：

Rules_realtime::＝RSeque{q_i1,...,q_it,...,q_iT},i∈n

q_it表示第t天第i种机型产品的排产量。

进一步地，以产能约束条件对生产均衡性进行约束，所述产能约束条件为：

其中，Q_t表示第t天最大日产量，q_it表示第t天第i种机型产品的排产量。

进一步地，以交货准时性约束条件对交货期进行约束，所述交货准时性约束条件为：

t_oi+t_i+ζ≤d_i

其中，t_oi表示第i种机型总装上线时间，t_i表示总装生产周期，ζ表示总装随机因素的宽放时间，d_i表示产品交货期。

本发明还提供了一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序装置，包括如下单元：

参数获取单元：用于获取计划总需求量Q、生产周期T、每天产量Q_t、交货期d_i、机型系列K及其数量q_k；

交货期排序单元：用于按照交货期的时间顺序进行排序，使产品生产的优先级为：交货期“特急”、交货期“急”、其他交货期要求；

均衡化排序单元：用于对交货期无要求的机型进行均衡化排序，按各系列机型需求的比例分配原则，由各系列机型产品数量及生产顺序确定各个机型在T天内每天顺序计划排产数量。

进一步地，还包括用于若遇到插单或撤单时，进行计划实时性排序，重新对交货期优先排序和生产均衡性排序，最终确定总装生产的机型产品排产数量。

进一步地，交货期排序单元按照交货期的时间顺序进行排序时，建立的交货期目标函数为：

其中，p_i表示第i种机型产品，i表示产品机型型号，n表示机型产品种类，Rules表示规约约束集，Seque表示进行排序，Eu表示交货期特急，u表示交货期急，Other表示其他交货期要求。

本发明的有益效果是：

本发明的一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法，以准时交货、均衡生产和计划实时调整为优化目标，首先对交货期“特急”的产品排序，然后对交货期“急”的产品排序，最后对其他交货期要求的产品排序，按各系列机型需求的比例分配原则，由各系列机型产品数量及生产顺序确定各个机型在T天内每天顺序计划排产数量，使各机型产品按照排序计划进行生产，缩短了生产周期，提高了生产效率，满足了拖拉机总装生产的装配需求，实现了混流装配生产的精益化、信息化和自动化，为提高拖拉机混流装配生产效率和效益提供了有效的方案。

附图说明

图1是本发明的拖拉机混流装配总装生产优化算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明的一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法的实施例：

一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法包括如下步骤：

以总装生产线产能、总装交货准时性为约束条件建立总装生产目标函数，以GAS表示总装，总装生产优化目标包括交货期、生产均衡性、计划实时性的子目标：

准时交货：是制造企业参与市场竞争、赢得订单、提高企业核心竞争力的重要因素之一。该指标反映了企业对客户需求的快速响应能力。生产优化的首要任务是保证准时准量交货。具体优化排序规则是客户需求交货期“特急”的产品先排，“急”的其次，最后排交货期无要求的产品，达到交货期优先的目标。

均衡生产：指由于机型配置不同，生产装配复杂性也不同，生产优化要考虑到机型装配难易程度，保证装配时间及劳动负荷均衡。具体优化排序规则是不同系列产品难易混搭，保证每日装配的数量、品种及难易程度的均衡性。拖拉机装配生产主要从数量均衡、品种均衡、负荷均衡三个方面实现均衡化生产。

计划实时性：指为了满足客户个性化定制需求，并能够对其做出快速响应，在出现拖拉机生产插单或撤单事件时，利用信息技术做到生产计划及时调整，保证总装和分装计划的动态实时性。具体优化排序规则是若有插单或撤单时，实时进行计划重新排序，保证计划的实时性和共享性。

交货期、生产均衡性、计划实时性的子目标，建立总装生产目标函数，该总装生产目标函数为：

GAS::＝{Dely，Equi，Realtime}

其中，Dely表示交货期，Equi表示生产均衡性，Realtime表示计划实时性。

其中，交货期子目标函数、生产均衡性子目标函数、计划实时性子目标函数分别为：

Rules_realtime::＝RSeque{q_i1,...,q_it,...,q_iT},i∈n

对交货期子目标函数的优化：对交货期“特急”的产品排序，然后对交货期“急”的产品排序，最后对其他交货期要求的产品排序，其中，p_i表示第i种机型产品，i表示产品机型型号，n表示机型产品种类，Rules表示规约约束集，Seque表示进行排序，Eu表示交货期特急，u表示交货期急，Other表示其他交货期要求。

对生产均衡性子目标函数的优化：对交货期无要求的机型进行均衡化排序，按各系列机型需求的比例确定各系列机型每天所排数量，并按产品装配难易程度排序，先易后难，即按照产品功率从小到大排序，最后得到各个机型在T天内每天顺序计划排产数量，即工人在总装生产时，先生产功率小的产品，然后生产功率大的产品，慢慢适应生产的劳动强度，以防止在刚开始总装生产时就产生疲劳。q_it表示第t天第i种机型产品的排产量，K表示机型系列，q_kt表示第t天第K系列机型排产数量。

对计划实时性子目标函数的优化：若第t天内有插单或撤单时，实时进行计划重新排序，满足计划的实时性。

产能约束条件、交货准时性约束条件分别为：

t_oi+t_i+ζ≤d_i

其中，Q_t表示第t天最大日产量，t_oi表示第i种机型总装上线时间，t_i表示总装生产周期，ζ表示总装随机因素的宽放时间，d_i表示产品交货期。

各系列机型排产数量q_kt表示为：

其中，q_k表示第K系列机型产品产量，Q表示每次计划总产量。

总装生产排序优化算法流程为：

基于上述目标函数与各个子目标函数，首先针对交货期优先的子目标，采用BS(Bubble Sort)自动排序算法；其次计算各系列机型比例，确定每天应排的数量及顺序，实现均衡性子目标；再次当有插单或撤单时，将插单撤单计划合并到MPS中，重新进行排序，如图1所示，具体的包括以下步骤：

1、参数输入：制造执行系统MES(Manufacturing Execution Syetem)平台输入主生产计划MPS(Master Production Schedule)，获得相关参数计划总需求量Q、生产周期T、每天产量Q_t、交货期d_i、机型系列K及其数量q_k、机型产品种类n及其部件数m、宽放时间ξ等。

2、交货期优先排序：设计BS算法进行初步排序，令l＝1，比较相邻两行计划交货期，如果第二行计划交货期比第一行紧急即t_l＜t_l+1，就交换这两个计划，对每一对相邻计划做同样工作，直到没有任何一对计划的交货期需要比较。l＝l+1，循环直至l＝N结束，输出初步排序结果。

3、均衡性排序：在步骤2初步排序基础上，按各系列机型比例确定各系列每天所排数量q_kt＝Q_t×q_k/Q，并按产品装配难易程度排序，先易后难，即按照功率从小到大排序，自动搜索排列各机型的数量及顺序，并按照约束条件t_oi+t_i+ζ≤d_i验证，通过后输出最终排序结果。

4、计划实时性排序：在步骤3基础上，当遇到插单或撤单时，重新进行步骤1到步骤3的排序，输出实时的总装顺序计划Seque{q_i1,...,q_it,...,q_iT},i∈n，并滚动运行Rolling。

上述步骤依据拖拉机生产特征，以准时交货、均衡生产和计划实时性为优化目标，建立了总装与分装生产的组合优化模型，基于MES平台，采用BS算法，通过计算机编程设计混流装配生产的自动排序启发式算法(Final assembly-automatic sequencingheuristicalgorithm,FA-ASHA)实现拖拉机混流装配生产计划的精益化、信息化和自动化。

本发明还提供了一种多品种小批量混流装配的总装生产排序装置，该装置包括参数获取单元、交货期排序单元及均衡化排序单元。其中参数获取单元用于获取计划总需求量Q、生产周期T、每天产量Q_t、交货期d_i、机型系列K及其数量q_k；交货期排序单元用于按照交货期的时间顺序进行排序，使产品生产的优先级为：交货期“特急”、交货期“急”、其他交货期要求；均衡化排序单元用于对交货期无要求的机型进行均衡化排序，各系列机型成比例分配的原则，由各系列机型数量及顺序确定各个机型在T天内每天顺序计划排产数量。

上述总装生产装置作为一种软件构架，其中的各单元是与上述生产方法的步骤1-4相对应的进程或程序。因此，不再对该生产装置进行详细说明。

上述总装生产装置作为一种程序，在拖拉机生产系统中运行，能够提高拖拉机总装生产效率。

下面以某拖拉机装配企业为例，该企业目前执行装配生产“三天计划”，产品机型系列共有X或Y两驱小马力系列、四驱小马力系列、两驱大马力、四驱大马力以及G系列等五大系列，日生产能力为80台。以某3天计划为例，ERP系统传递到MFS系统的主生产计划量为240台，主生产计划(MPS)如表1所示，任务是如何进行分装装配生产优化排序。

表1主生产计划(MPS)

应用自动排序启发式算法(ASHA)，采用Java编程技术，在现有MES基础上，设计自动优化算法软件程序。MPS数据导入MPS主生产计划，提取日产量、开始日期、机型系列、各分装部件等参数，设置相关参数，即Q＝240，Q_t＝80，T＝3，K＝5，ζ＝0.10。系统即可自动运行，输出装配生产优化顺序计划。

从MES平台输出的装配生产顺序计划，成为企业生产执行的指令文件，满足了交货期、生产均衡性和计划实时性的多目标组合优化要求。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取计划总需求量Q、生产周期T、每天产量Q_t、交货期d_i、机型系列K及其数量q_k；

2)按照交货期的时间顺序进行排序，使产品生产的优先级为：交货期“特急”、交货期“急”、交货期无要求；

步骤2)中按照交货期的时间顺序进行排序时，建立的交货期目标函数为：

其中，p_i表示第i种机型产品，i表示产品机型型号，n表示机型产品种类，Rules表示规约约束集，Seque表示进行排序，Eu表示交货期特急，u表示交货期急，Other表示其他交货期要求；

3)对交货期无要求的机型进行均衡化排序，按各系列机型需求的比例分配原则，由各系列机型产品数量及生产顺序确定各个机型在T天内每天顺序计划排产数量；

以产能约束条件对生产均衡性进行约束，所述产能约束条件为：

其中，Q_t表示第t天最大日产量，q_it表示第t天第i种机型产品的排产量。

2.根据权利要求1所述的多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法，其特征在于，若遇到插单或撤单时，进行计划实时性排序，重新对交货期优先排序和生产均衡性排序，最终确定总装生产的机型产品排产数量。

3.根据权利要求1所述的多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法，其特征在于，步骤3)中按照生产均衡性排序时，建立的生产均衡性目标函数为：

q_it表示第t天第i种机型产品的排产量，K表示机型系列，q_kt表示第t天第K系列机型排产数量。

4.根据权利要求2所述的多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法，其特征在于，若遇到插单或撤单时，建立的计划实时性目标函数为：

Rules_realtime::＝RSeque{q_i1,...,q_it,...,q_iT},i∈n

q_it表示第t天第i种机型产品的排产量。

5.根据权利要求1所述的多品种小批量混流装配线的总装生产排序方法，其特征在于，以交货准时性约束条件对交货期进行约束，所述交货准时性约束条件为：

t_oi+t_i+ζ≤d_i

其中，t_oi表示第i种机型总装上线时间，t_i表示总装生产周期，ζ表示总装随机因素的宽放时间，d_i表示产品交货期。

6.一种多品种小批量混流装配线的总装生产排序装置，其特征在于，包括如下单元：

参数获取单元：用于获取计划总需求量Q、生产周期T、每天产量Q_t、交货期d_i、机型系列K及其数量q_k；

交货期排序单元：用于按照交货期的时间顺序进行排序，使产品生产的优先级为：交货期“特急”、交货期“急”、交货期无要求；

交货期排序单元按照交货期的时间顺序进行排序时，建立的交货期目标函数为：

其中，p_i表示第i种机型产品，i表示产品机型型号，n表示机型产品种类，Rules表示规约约束集，Seque表示进行排序，Eu表示交货期特急，u表示交货期急，Other表示其他交货期要求；

均衡化排序单元：用于对交货期无要求的机型进行均衡化排序，按各系列机型需求的比例分配原则，由各系列机型产品数量及生产顺序确定各个机型在T天内每天顺序计划排产数量；

以产能约束条件对生产均衡性进行约束，所述产能约束条件为：

其中，Q_t表示第t天最大日产量，q_it表示第t天第i种机型产品的排产量。

7.根据权利要求6所述的多品种小批量混流装配线的总装生产排序装置，其特征在于，若遇到插单或撤单时，重新进行交货期优先排序和生产均衡性排序，最终确定总装生产的机型产品排产数量。

Images