CN106909992A - 一种多品种小批量混流装配线的分装生产方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多品种小批量混流装配线的分装生产方法及装置，本发明首先设置总装生产各机型产品的生产顺序，根据总装生产各机型产品的生产顺序，以准时准量满足总装装配需要，建立分装生产目标函数；然后根据各分装线的提前期T_j和总装开始时间为T₀，计算分装开始时间为T_sj＝T₀‑T_j；最后根据分装开始时间T_sj、分装的提前期T_j、总装顺序要求及机型配置信息，计算每天的分装部件产量，使拖拉机分装生产有序地进行，保证了准时准量满足总装装配需求，缩短了生产周期，提高了总装生产效率。

Description

一种多品种小批量混流装配线的分装生产方法及装置

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分装生产方法及装置。

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，通常包括部件分装与产品总装两阶段生产。其中，拖拉机分装生产包括发动机、传动系统、制动系统、驾驶室等关键部件组装，分装生产优化目标是准时准量满足总装装配需要，由于总装和分装之间没有缓冲区，分装比总装有个提前期且分装顺序和总装顺序队列一致，所以分装生产对拖拉机总装生产尤为重要。

目前，拖拉机分装生产时，一直只粗略参考总装计划，而没有制订分装顺序计划的方法，因此，需要提供一种分装生产方法准时准量满足拖拉机总装装配需要，提高拖拉机总装生产效率。

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分装生产方法及装置，用于解决现有技术中拖拉机分装生产在确定分装生产产量时未精确考虑拖拉机总装生产需求而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分装生产方法，包括如下步骤：

1)设置总装生产各机型产品的生产顺序，根据总装生产各机型产品的生产顺序，以准时准量满足总装装配需要，建立分装生产目标函数；

2)根据各分装线的提前期T_j和总装开始时间为T₀，计算分装开始时间为T_sj＝T₀-T_j；

3)根据分装开始时间T_sj、分装的提前期T_j、总装顺序要求及机型配置信息，计算每天的分装部件产量；

进一步地，以产能约束、交货期约束为约束条件对每天的分装排序结果进行校验，若校验通过则输出每天的分装部件产量，若校验不通过则重新计算每天的分装部件产量。

进一步地，所述分装生产目标函数为：

其中，j表示分装部件，i表示产品机型型号，表示第t天第i种机型分装件j的排产量，n表示机型产品种类数，m表示分装生产部件数。

进一步地，所述分装生产线产能约束条件、分装部件交货准时性约束条件分别为：

t_oij+t_ij+ξ≤d_ij

其中，q_jw表示分装宽放产量，表示第t天第j种部件分装排产量，t_oij表示第i种机型第j种部件分装上线时间，t_ij表示分装生产周期，ζ表示分装随机因素的宽放时间，d_ij表示分装部件交货期，且q_jw≥0。

本发明还提供了一种多品种小批量混流装配线的分装生产装置，包括如下步骤：

设置单元：用于设置总装生产各机型产品的生产顺序，根据总装生产各机型产品的生产顺序，以准时准量满足总装装配需要，建立分装生产目标函数；

分装开始时间计算单元：用于根据各分装线的提前期T_j和总装开始时间为T₀，计算分装开始时间为T_sj＝T₀-T_j；

分装部件产量计算单元：用于根据分装开始时间T_sj、分装的提前期T_j、总装顺序要求及机型配置信息，计算每天的分装部件产量。

进一步地，以产能约束、交货期约束为约束条件对每天的分装排序结果进行校验，若校验通过则输出每天的分装部件产量，若校验不通过则重新计算每天的分装部件产量。

进一步地，所述分装生产目标函数为：

其中，j表示分装部件，i表示产品机型型号，表示第t天第i种机型分装件j的排产量，n表示机型产品种类数，m表示分装生产部件数。

进一步地，所述分装生产线产能约束条件、分装部件交货准时性约束条件分别为：

t_oij+t_ij+ξ≤d_ij

其中，q_jw表示分装宽放产量，表示第t天第j种部件分装排产量，t_oij表示第i种机型第j种部件分装上线时间，t_ij表示分装生产周期，ζ表示分装随机因素的宽放时间，d_ij表示分装部件交货期，且q_jw≥0。

本发明的有益效果是：

本发明首先根据拖拉机总装生产各机型产品的生产顺序，以准时准量满足总装装配需要，建立分装生产目标函数；然后根据分装开始时间、分装的提前期、总装顺序要求及机型配置信息，计算每天的分装部件产量，使拖拉机分装生产有序地进行，满足了总装装配需求，缩短了生产周期，提高了总装生产效率。

附图说明

图1是本发明的多品种小批量混流装配的分装生产优化算法流程图；

图2是本发明的多品种小批量混流装配的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：

一种多品种小批量混流装配线的分装生产方法的实施例：

拖拉机混流装配生产中，分装生产优化目标是准时准量满足总装装配需要，拖拉机分装生产包括发动机、传动系统、制动系统、驾驶室等关键部件组装，本发明基于制造执行系统MES(Manufacturing Execution Syetem)，采用BS(Bubble Sort)自动排序算法，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-automaticsequencingheuristic algorithm,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。

具体的方法，如图1所示，包括以下步骤：

1)由MES系统提供产品基本信息，确定各分装生产的提前期T_j。

2)设置总装开始时间为T₀，确定分装开始时间为T_sj＝T₀-T_j。

3)在MES平台输入分装生产提前期T_j、总装顺序GAS，机型配置信息BOM。

以分装生产线产能、分装物料供应、分装部件交货准时性为约束条件，建立分装生产目标函数，以SAS表示分装，根据目标函数进行分装排序，该目标函数即分装排序结果为：

其中，j表示分装部件，i表示产品机型型号，表示第t天第i种机型分装件j的排产量，n表示机型产品种类，m表示分装生产部件数。

4)以分装生产线产能、分装部件交货准时性为约束条件对上述排序结果进行校验，若校验通过则输出排序结果向量，并滚动运行Rolling若校验不通过则重新排序，约束条件分别为：

t_oij+t_ij+ξ≤d_ij

其中，q_jw表示分装宽放产量，表示第t天第j种部件分装排产量，t_oij表示第i种机型第j种部件分装上线时间，t_ij表示分装生产周期，ζ表示分装随机因素的宽放时间，d_ij表示分装部件交货期，且q_jw≥0。。

由于总装和分装之间没有缓冲区，为保证分装总装的齐套性和衔接性，达到分装总装协同生产，分装比总装有个提前期且分装顺序和总装顺序队列一致，总装生产排序方法，如图2所示，包括以下步骤：

1、参数输入：MES平台输入主生产计划MPS，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。

本发明还提供了一种多品种小批量混流装配线的分装生产装置，该装置包括设置单元、分装开始时间及分装部件产量计算单云。其中设置单元用于设置总装生产各机型产品的生产顺序，根据总装生产各机型产品的生产顺序，以准时准量满足总装装配需要，建立分装生产目标函数；分装开始时间计算单元用于根据各分装线的提前期T_j和总装开始时间为T₀，计算分装开始时间为T_sj＝T₀-T_j；分装部件产量计算单元用于根据分装开始时间T_sj、分装的提前期T_j、总装顺序要求及机型配置信息，计算每天的分装部件产量。

上述分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)-步骤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。

上述分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“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MES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。

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 (8)

1.一种多品种小批量混流装配线的分装生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设置总装生产各机型产品的生产顺序，根据总装生产各机型产品的生产顺序，以准时准量满足总装装配需要，建立分装生产目标函数；

2)根据各分装生产的提前期T_j和总装开始时间为T₀，计算分装开始时间为T_sj＝T₀-T_j；

3)根据分装开始时间T_sj、分装生产的提前期T_j、总装顺序要求及机型配置信息，计算每天的分装部件产量。

2.根据权利要求1所述的多品种小批量混流装配线的分装生产方法，其特征在于，以产能约束、交货期约束为约束条件对每天的分装排序结果进行校验，若校验通过则输出每天的分装部件产量，若校验不通过则重新计算每天的分装部件产量。

3.根据权利要求1所述的多品种小批量混流装配线的分装生产方法，其特征在于，所述分装生产目标函数为：

$\begin{array}{c}SAS::=Seque\underset{t=1}{\overset{t=T}{\Σ}}\{q_{11}^t,\mathrm{...},q_{ij}^t,\mathrm{...},q_{nm}^t\},i\∈n,j\∈m\\ ::=Seque\{q_{11}^1,\mathrm{...},q_{ij}^t,\mathrm{...},q_{nm}^T\}\end{array}$

其中，j表示分装部件，i表示产品机型型号，表示第t天第i种机型分装件j的排产量，n表示机型产品种类数，m表示分装生产部件数。

4.根据权利要求2所述的多品种小批量混流装配线的分装生产方法，其特征在于，分装生产线产能约束条件、分装部件交货准时性约束条件分别为：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{q}_{ij}^t+q_{jw}\≤Q_j^t,j=1,2,\mathrm{...},m$

t_oij+t_ij+ξ≤d_ij

其中，q_jw表示分装宽放产量，表示第t天第j种部件分装排产量，t_oij表示第i种机型第j种部件分装上线时间，t_ij表示分装生产周期，ζ表示分装随机因素的宽放时间，d_ij表示分装部件交货期，且q_jw≥0。

5.一种多品种小批量混流装配线的分装生产装置，其特征在于，包括如下单元：

设置单元：用于设置总装生产各机型产品的生产顺序，根据总装生产各机型产品的生产顺序，以准时准量满足总装装配需要，建立分装生产目标函数；

分装开始时间计算单元：用于根据各分装生产的提前期T_j和总装开始时间为T₀，计算分装开始时间为T_sj＝T₀-T_j；

分装部件产量计算单元：用于根据分装开始时间T_sj、分装生产的提前期T_j、总装顺序要求及机型配置信息，计算每天的分装部件产量。

6.根据权利要求5所述的多品种小批量混流装配线的分装生产装置，其特征在于，以产能约束、交货期约束为约束条件对每天的分装排序结果进行校验，若校验通过则输出每天的分装部件产量，若校验不通过则重新计算每天的分装部件产量。

7.根据权利要求5所述的多品种小批量混流装配线的分装生产装置，其特征在于，所述分装生产目标函数为：

$\begin{array}{c}SAS::=Seque\underset{t=1}{\overset{t=T}{\Σ}}\{q_{11}^t,\mathrm{...},q_{ij}^t,\mathrm{...},q_{nm}^t\},i\∈n,j\∈m\\ ::=Seque\{q_{11}^1,\mathrm{...},q_{ij}^t,\mathrm{...},q_{nm}^T\}\end{array}$

其中，j表示分装部件，i表示产品机型型号，表示第t天第i种机型分装件j的排产量，n表示机型产品种类数，m表示分装生产部件数。

8.根据权利要求6所述的多品种小批量混流装配线的分装生产装置，其特征在于，分装生产线产能约束条件、分装部件交货准时性约束条件分别为：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{q}_{ij}^t+q_{jw}\≤Q_j^t,j=1,2,\mathrm{...},m$

t_oij+t_ij+ξ≤d_ij

其中，q_jw表示分装宽放产量，表示第t天第j种部件分装排产量，t_oij表示第i种机型第j种部件分装上线时间，t_ij表示分装生产周期，ζ表示分装随机因素的宽放时间，d_ij表示分装部件交货期，且q_jw≥0。