CN110361083B - 一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法 - Google Patents

一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法，包括收集不同配方中所需物料的重量以及物料称量次数的信息；根据物料的称量次数以及重量进行排序；根据物料的称量次数排序信息选择需称重的物料品种、数量以及称重秤数量；根据物料的称量次数和重量选择物料品种与称量秤的排布；根据物料的称量次数计算并设计出最优的物料品种与称量秤的排布。本发明改变现有的依靠经验来设计排布在自动称量系统中的物料品种及物料品种布局的方法，利用此方法可以减少设备投资、减少设备占地面积、提高现有设备利用率，另外可以减少称量等待时间、缩短配方单袋称量时间、提高作业效率。

Description

一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法
技术领域
本发明涉及轮胎工厂粉料称量技术领域，具体涉及一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法。
背景技术
轮胎工厂使用的多工位小粉料自动称量系统中粉料称量布局主要有三种方式：串联、并联和混合式，串联为每个粉料对应一个称量秤，并联为每两个粉料对应一个称量秤，混合式为串联和并联混合，目前，轮胎工厂使用的小粉料自动称量系统布局以并联和混合式称量布局为主。目前，小粉料自动称量系统工位数多为12～24个，可根据生产工厂需求进行增减，工厂在新增自动称量系统时，需要明确所需要的工位数以及设备的布局形式，同时要明确称量的物料品种及对应的物料品种布局，即明确物料放置在哪个称量上对应的物料罐里。
现有技术对于多工位小粉料自动称量系统进行称量秤、设备布局形式确定时，工厂多采用设备厂家的推荐，对于排布在系统中的物料品种及物料品种布局，工厂也未提前明确，更多的是凭经验，工厂不能从一开始就系统的确定设备布局及物料品种布局，会造成设备投资高、设备占地面积增加、设备利用率低、作业劳动强度未减轻、作业效率低等情况发生。
发明内容
本发明提供一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法，包括如下步骤：
S1、收集不同配方中所需物料的重量以及物料称量次数的信息；
S2、根据物料的称量次数以及重量对物料进行排序；
S3、根据物料的称量次数排序信息选择需称重的物料品种、数量以及称重秤数量；
S4、根据物料的称量次数和重量选择物料品种与称量秤的排布；
S5、根据物料的称量次数计算并设计出最优的物料品种与称量秤的排布。
进一步地，步骤S2中所述根据物料的称量次数以及重量对物料进行排序的具体方法为：计算每个物料在所有配方中的总称量次数，并采用降序排列法根据每个物料在所有配方中的总称量次数对所有物料进行排序，以及根据重量超过10千克的物料在每个配方中的最大称量次数对重量超过10千克的物料进行排序。
进一步地，步骤S3中所述根据物料的称量次数排序信息选择需称重的物料品种、数量以及称重秤数量的具体方法为：根据每个物料在所有配方中总称量次数的排序，选择需称重的物料品种、数量以及称重秤数量。
进一步地，步骤S3中所述选择需称重的物料品种具体为：选择非液体以及非块状难以破损的物料。
进一步地，步骤S3中所述选择需称重的数量以及称重秤数量的具有方法为：若无成本控制要求，在每个物料在所有配方中总称量次数的排序中，根据排序中需称重的所有物料数量选择称重秤的数量，若有成本控制要求，则根据每个物料在所有配方中总称量次数排序中的称量次数之和占所有物料称量总次数之和比例为≥85％的前多种物料数量选择称重秤的数量。
进一步地，所述选择称重秤的数量的具体方法为：若选择的物料数量N为奇数，则根据(N+1)/2的计算结果选择称量秤的数量，若选择的物料数量N为偶数，则根据N/2的计算结果选择称量秤的数量。
进一步地，步骤S4中所述根据物料的称量次数和重量选择物料品种与称量秤排布的具体方法为：当N为偶数时，则将选择的物料随机两两共用一个称量秤，当N为奇数时，则将重量超过10千克物料在每个配方中的最大称量次数排序中的第一个物料使用单个称量秤，其余的物料随机两两共用一个称量秤。
进一步地，步骤S5中所述根据物料的称量次数计算并设计出最优的物料品种与称量秤的排布的具体方法为：根据共用同一个称量秤的两个物料的称量次数计算出物料在同一配方中两两共称的次数和所有配方中物料之间两两共称的次数总和，对所有配方中物料之间两两共称的次数总和选择出符合组合要求的(N-1)！！个组合，将组合中符合排布要求的两个物料布局在同一称量秤上进行称量。
进一步地，所述物料的称量次数计算出物料在同一配方中两两共称的次数和所有配方中物料之间两两共称的次数总和的具体方法为：对每个配方中的每两个物料的称重次数进行比较，如果相等，则该两个物料之间两两共称的次数等于两个物料中任一物料的称量次数，反之则为零，通过两个物料之间两两共称的次数计算出所有配方中物料之间两两共称的次数总和。
进一步地，所述对所有配方中物料之间两两共称的次数总和选择出符合组合要求的(N-1)！！个组合的具体方法为：根据物料之间两两共称的次数总和将所有配方的物料中两个不同的物料进行组合，得到(N-1)！！个组合。
进一步地，所述将组合中符合排布要求的两个物料布局在同一称量秤上进行称量的具体方法为：选出物料间共称次数总和最小的两两对应组合，则对应的两个物料使用同一称量秤。
由以上技术方案可知，本发明改变现有的依靠经验来设计排布在自动称量系统中的物料品种及物料品种布局的方法，可快速找出工厂生产时使用频次较高的物料品种，并根据物料品种数设计出合适的设备布局，再通过一种计算方法设计出自动称量系统中物料品种排布的合理布局，利用此方法可以减少设备投资、减少设备占地面积、提高现有设备利用率，另外可以减少称量等待时间、缩短配方单袋称量时间、提高作业效率。
附图说明
图1为实施例1中每个物料在所有配方中的总称量次数降序排序示意图；
图2为实施例1中对重量超过10千克的物料进行降序排序示意图；
图3为实施例1中得出的设备及物料品种布局示意图；
图4为实施例2中现有设备及物料品种布局示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
共称：两种或两种以上粉料使用同一个称量秤称量的机会数。
一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法，包括如下步骤：
步骤一、收集轮胎工厂生产的不同配方中所需物料的重量以及物料称量次数的信息。
步骤二、计算每个物料在所有配方中的总称量次数，并采用降序排列法根据每个物料在所有配方中的总称量次数对所有物料进行排序，以及根据重量超过10千克的物料在每个配方中的最大称量次数对重量超过10千克的物料进行排序；
步骤三、在排序中选择非液体以及非块状难以破损的物料，即为需称重的物料品种，若无成本控制要求，在每个物料在所有配方中总称量次数的排序中，根据排序中需称重的所有物料数量选择称重秤的数量，若有成本控制要求，则根据每个物料在所有配方中总称量次数排序中的称量次数之和占所有物料称量总次数之和比例为≥85％的前多种物料数量选择称重秤的数量，若选择的物料数量N为奇数，则根据(N+1)/2的计算结果选择称量秤的数量，若选择的物料数量N为偶数，则根据N/2的计算结果选择称量秤的数量；
步骤四、当N为偶数时，则将选择的物料随机两两共用一个称量秤，当N为奇数时，则将重量超过10千克物料在每个配方中的最大称量次数排序中的第一个物料使用单个称量秤，其余的物料随机两两共用一个称量秤。
步骤五、根据物料的称量次数计算出物料在同一配方中两两共称的次数和所有配方中物料之间两两共称的次数总和，将组合中符合排布要求的两个物料布局在同一称量秤上进行称量，对每个配方中的每两个物料的称重次数进行比较，如果相等，则该两个物料之间两两共称的次数等于两个物料中任一物料的称量次数，反之则为零，通过两个物料之间两两共称的次数计算出所有配方中物料之间两两共称的次数总和，根据物料之间两两共称的次数总和将所有配方的物料中两个不同的物料进行组合，得到(N-1)！！个组合，选出物料间共称次数总和最小的两两对应组合，则对应的两个物料使用同一称量秤，称量先后顺序不做要求。
若是仅对原有的小粉料自动称量系统中物料品种布局进行优化，即不改变设备布局、称量物料品种，使用步骤一、步骤四、步骤五即可，且此时步骤S1中的所需物料的重量以及物料称量次数的信息可直接由原自动称量系统中得到。
实施例1：
利用本发明设计的多工位粉料自动称量系统的布局方法，根据新建某轮胎工厂配置1台母炼胶生产配套的小粉料自动称量系统，现对自动称量系统布局进行设计：
收集轮胎工厂生产的不同配方中所需物料的重量以及物料称量次数的信息，由生产计划预估称量配方(简写PF)产量数据(以月均产量示例)和配方中称量物料品种(简写FL)信息，建立每个配方每种物料称量次数数据库，得到表一；
表一：
Figure GDA0002934322050000061
采用求和法得到物料在所有配方中的总称量次数，根据每个物料在所有配方中的总称量次数进行降序排序，以及根据重量超过10千克的物料在每个配方中的最大称量次数对重量超过10千克的物料进行排序，如图1和图2所示；
根据称量次数排序和占比情况，工厂选择前24中物料实现自动称量，因FL37为块状难破碎物料，因此用FL11替代FL37，24种物料品种确定为：FL1、FL2、FL6、FL7、FL5、FL3、FL10、FL18、FL9、FL20、FL4、FL29、FL19、FL24、FL25、FL13、FL14、FL27、FL18、FL12、FL30、FL28、FL22、FL11。24种物料称量次数占所有物料总称量次数的97.6％，根据设备布局选型表，多工位小粉料自动称量系统采用并联型布局，称量秤使用数为12个；
计算出所有配方中24种物料之间两两共称的次数，表二为FL1与其他物料共称次数计算结果、表三为FL2与其他物料共称次数计算结果，其他不再一一赘述；
表二：
Figure GDA0002934322050000071
表三：
Figure GDA0002934322050000072
然后根据所有配方中24种物料之间两两共称的次数，汇总所有配方物料两两之间共称次数总和，得到表四；
表四：
FL1 FL2 FL6 FL7 FL5 FL8 FL10 FL3 FL9 FL4 FL29 FL13 FL12 FL24 FL18 FL20 FL14 FL25 FL30 FL28 FL22 FL11 FL27 FL19
FL1 31277 24947 23372 23432 14828 13871 13886 9270 5642 6274 4474 2737 800 2766 4031 2107 336 17 0 731 1276 336 232
FL2 31277 22631 23331 17879 12676 15318 13996 8983 5772 7158 4474 2737 1281 232 969 2107 824 2362 2248 1484 1276 707 232
FL6 24947 22631 17529 12097 15934 7907 15316 8934 7247 1218 4430 2737 828 2534 969 2107 519 17 0 731 1276 364 0
FL7 23372 23331 17529 14393 8932 11926 11305 4172 4329 6274 2793 2392 464 0 969 2107 155 17 0 305 858 0 0
FL5 23432 17879 12097 14393 8602 7277 1853 3633 608 6274 3535 2737 0 2534 4031 0 0 83 0 723 1276 0 0
FL8 14828 12676 15934 8932 8602 6573 6744 8028 7019 679 3977 2737 464 2045 0 0 0 0 0 253 369 0 0
FL10 13871 15318 7907 11926 7277 6573 6583 6737 4100 5057 1069 0 712 0 0 0 249 1463 1363 60 490 0 0
FL3 13886 13996 15316 11305 1853 6744 6583 5910 5062 1218 919 0 580 0 0 2107 271 0 0 8 0 0 0
FL9 9270 8983 8934 4172 3633 8028 6737 5910 4708 884 1409 0 800 2534 0 0 336 2248 2248 1170 418 336 0
FL4 5642 5772 7247 4329 608 7019 4100 5062 4708 0 0 0 580 0 0 0 117 14 0 8 0 0 0
FL29 6274 7158 1218 6274 6274 679 5057 1218 884 0 0 0 0 0 0 0 0 884 884 752 0 0 0
FL13 4474 4474 4430 2793 3535 3977 1069 919 1409 0 0 2737 0 0 0 0 0 17 0 478 718 0 0
FL12 2737 2737 2737 2392 2737 2737 0 0 0 0 0 2737 0 0 0 0 0 0 0 0 110 0 0
FL24 800 1281 828 464 0 464 712 580 800 580 0 0 0 0 0 0 4365 0 0 0 0 3337 0
FL18 2766 232 2534 0 2534 2045 0 0 2534 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 232
FL20 4031 969 969 969 4031 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1372
FL14 2107 2107 2107 2107 0 0 0 2107 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
FL25 336 824 519 155 0 0 249 271 336 117 0 0 0 4365 0 0 0 0 0 0 0 3345 0
FL30 17 2362 17 17 83 0 1463 0 2248 14 884 17 0 0 0 0 0 0 2248 752 0 0 0
FL28 0 2248 0 0 0 0 1363 0 2248 0 884 0 0 0 0 0 0 0 2248 752 0 0 0
FL22 731 1484 731 305 723 253 60 8 1170 8 752 478 0 0 0 0 0 0 752 752 478 0 0
FL11 1276 1276 1276 858 1276 369 490 0 418 0 0 718 110 0 0 0 0 0 0 0 478 0 0
FL27 336 707 364 0 0 0 0 0 336 0 0 0 0 3337 0 0 0 3345 0 0 0 0 0
FL19 232 232 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 232 1372 0 0 0 0 0 0 0
计算出物料品种间共称次数总和最小的两两对应组合得到表五，此组合做为最优布局，称量先后顺序不做要求；
表五：
称量秤 L秤 K秤 J秤 I秤 H秤 G秤 F秤 E秤 D秤 C秤 B秤 A秤
物料 FL9 FL18 FL28 FL11 FL13 FL25 FL19 FL29 FL14 FL10 FL27 FL30
对应物料 FL12 FL2 FL6 FL3 FL4 FL8 FL5 FL20 FL24 FL22 FL7 FL1
共称次数 0 232 0 0 0 0 0 0 0 60 0 17
经过以上步骤，最终对于新建的该轮胎工厂，母炼胶生产配套1台24工位的小粉料自动称量系统，采用并联型设备布局，设备及物料品种布局按如图3所示布置。
实施例2、对原有的小粉料自动称量系统中物料品种布局进行优化，不改变设备布局、称量物料品种；
已知工厂在用母炼胶生产用多工位小粉料自动称量系统中有12种物料(简写：FL)，其中两两物料共用一个称量秤称量，现行布局如图4所示，收集已有的称量配方产量数据(以月均产量示例)和配方中称量物料品种信息，建立每个配方每种物料称量次数数据库，得到表六；
表六：
Figure GDA0002934322050000091
计算出所有配方中物料之间两两共称的次数，表七为FL1与其他粉料共称次数计算结果，表八为FL2与其他粉料共称次数计算结果，其他不再一一赘述；
表七：
Figure GDA0002934322050000092
表八：
Figure GDA0002934322050000101
然后根据所有配方中12种物料之间两两共称的次数，汇总所有配方物料两两之间共称次数总和，得到表九；
表九：
FL1 FL2 FL3 FL4 FL5 FL6 FL7 FL8 FL9 FL10 FL11 FL12
FL1 139 11049 15911 1818 7655 590 8062 8515 1431 6192 576
FL2 139 0 148 0 0 0 148 167 0 19 0
FL3 11049 0 12871 744 6233 1754 7525 5434 0 6029 1760
FL4 15911 148 12871 1886 8520 2097 15017 14472 2650 8175 2442
FL5 1818 0 744 1886 0 0 445 1425 301 752 0
FL6 7655 0 6233 8520 0 590 7982 6144 0 4972 875
FL7 590 0 1754 2097 0 590 1451 162 0 337 4806
FL8 8062 148 7525 15017 445 7982 1451 9834 0 6245 1911
FL9 8515 167 5434 14472 1425 6144 162 9834 2650 7475 521
FL10 1431 0 0 2650 301 0 0 0 2650 1189 0
FL11 6192 19 6029 8175 752 4972 337 6245 7475 1189 510
FL12 576 0 1760 2442 0 875 4806 1911 521 0 510
计算出物料品种间共称次数总和最小的两两对应组合，此组合做为最优布局，得到表十；
表十：
Figure GDA0002934322050000102
将优化前的共称次数进行计算，得到表十一；
表十一为现有的布局方式；
表十一：
Figure GDA0002934322050000111
由表十和表十一能够得出优化后的布局比现有的布局方式，共称次数减少63％。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、收集不同配方中所需物料的重量以及物料称量次数的信息；
S2、根据物料的称量次数以及重量对物料进行排序；
S3、根据物料的称量次数排序信息选择需称重的物料品种、数量以及称重秤数量；
S4、根据物料的称量次数和重量选择物料品种与称量秤的排布；
S5、根据物料的称量次数计算并设计出最优的物料品种与称量秤的排布；
步骤S5中所述根据物料的称量次数计算并设计出最优的物料品种与称量秤的排布的具体方法为：根据共用同一个称量秤的两个物料的称量次数计算出物料在同一配方中两两共称的次数和所有配方中物料之间两两共称的次数总和，对所有配方中物料之间两两共称的次数总和选择出符合组合要求的(N-1)！！个组合，将组合中符合排布要求的两个物料布局在同一称量秤上进行称量；
所述将组合中符合排布要求的两个物料布局在同一称量秤上进行称量的具体方法为：选出物料间共称次数总和最小的两两对应组合，则对应的两个物料使用同一称量秤。
2.根据权利要求1所述的多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，步骤S2中所述根据物料的称量次数以及重量对物料进行排序的具体方法为：计算每个物料在所有配方中的总称量次数，并采用降序排列法根据每个物料在所有配方中的总称量次数对所有物料进行排序，以及根据重量超过10千克的物料在每个配方中的最大称量次数对重量超过10千克的物料进行排序。
3.根据权利要求1所述的多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，步骤S3中所述根据物料的称量次数排序信息选择需称重的物料品种、数量以及称重秤数量的具体方法为：根据每个物料在所有配方中总称量次数的排序，选择需称重的物料品种、数量以及称重秤数量。
4.根据权利要求1所述的多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，步骤S3中所述选择需称重的物料品种具体为：选择非液体以及非块状难以破损的物料。
5.根据权利要求4所述的多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，步骤S3中所述选择需称重的数量以及称重秤数量的具有方法为：若无成本控制要求，在每个物料在所有配方中总称量次数的排序中，根据排序中需称重的所有物料数量选择称重秤的数量，若有成本控制要求，则根据每个物料在所有配方中总称量次数排序中的称量次数之和占所有物料称量总次数之和比例为≥85％的前多种物料数量选择称重秤的数量。
6.根据权利要求5所述的多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，所述选择称重秤的数量的具体方法为：若选择的物料数量N为奇数，则根据(N+1)/2的计算结果选择称量秤的数量，若选择的物料数量N为偶数，则根据N/2的计算结果选择称量秤的数量。
7.根据权利要求6所述的多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，步骤S4中所述根据物料的称量次数和重量选择物料品种与称量秤排布的具体方法为：当N为偶数时，则将选择的物料随机两两共用一个称量秤，当N为奇数时，则将重量超过10千克物料在每个配方中的最大称量次数排序中的第一个物料使用单个称量秤，其余的物料随机两两共用一个称量秤。
8.根据权利要求1所述的多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，所述物料的称量次数计算出物料在同一配方中两两共称的次数和所有配方中物料之间两两共称的次数总和的具体方法为：对每个配方中的每两个物料的称重次数进行比较，如果相等，则该两个物料之间两两共称的次数等于两个物料中任一物料的称量次数，反之则为零，通过两个物料之间两两共称的次数计算出所有配方中物料之间两两共称的次数总和。
9.根据权利要求1所述的多工位小粉料自动称量系统的布局方法，其特征在于，所述对所有配方中物料之间两两共称的次数总和选择出符合组合要求的(N-1)！！个组合的具体方法为：根据物料之间两两共称的次数总和将所有配方的物料中两个不同的物料进行组合，得到(N-1)！！个组合。
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