CN111861181A - 一种数字能源产品智造生产系统及生产线制定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字能源产品智造生产系统及生产线制定方法，包括安装测试模块、数据采集模块、数据分析模块、比对模块、控制器以及评估模块；所述安装测试模块用于根据生产系统在安装前后的设备总能耗差，将生产系统的设备调整至正常工作状态；所述数据采集模块用于每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态；所述数据分析模块用于该生产系统设备的运行时间和能耗进行分析；所述比对模块对该生产系统设备的能耗状态进行诊断；若诊断异常，所述控制器关闭当前尚在运行的能耗异常设备；所述评估模块用于确定该生产系统设备的单位产品能耗，对照行业标准，对该生产系统设备进行节能评价。

Description

一种数字能源产品智造生产系统及生产线制定方法

技术领域

本发明涉及智能制造生产技术领域，尤其涉及一种数字能源产品智造生产系统及生产线制定方法。

背景技术

随着现代工业进程的加快，能源危机日渐显出，目前很多能源保有总量不容乐观，能源消费增长快，能耗水平高，环境压力空前巨大；为了改善粗放型的经济发展方式，缓解能源资源短缺、生态环境恶化，大部分工厂开始采用智能制造的方法，智能制造不仅使产业组织更为高效、生产更加科学化、生产组织更加便携化，而且能够最大化的提高生产效率和能源利用率；为了详细的了解智能制造的能源利用效率，需要对智能制造进行评估；

随着生产系统设备损耗增加，生产单位产品的能耗增加，维持设备运行带来生产成本的增加，达到一个临界点后，不仅无法保证设备经济性，还极有可能出现设备停机异常，从而影响企业的正常生产。在实际生产中，既要对一些突发异常及时处理，也要对缓慢发生的异常准确预测，从而避免生产设备停机、停工带来的损失；

而且生产过程中，生产要素会随着时间发生变动，造成生产线制造过程不均匀。这种不均匀会导致生产线产能降低，如原先均衡的生产线中出现空闲等待和在制品堵塞等情况。其原因如人员的操作时间、机器失效/修复时间、生产准备时间、产品质量等变化，并且变化的时间和大小存在着不确定性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种数字能源产品智造生产系统及生产线制定方法。本发明增设了安装测试模块，通过节能开机单元提供一种新型节能技术，改变了设备的传统开机模式，开发了人工智能开机模块，经过大数据的排列组合分析，以最节能的方式找到最佳开机组合，当每台设备有故障隐患时，系统能自动识别，并及时作出组合调整；

本发明基于生产系统设备能耗采集数据，分析、比对生产设备能耗状态，识别并预测工业生产设备的能耗异常；通过以上过程有助于企业及时关闭当前尚在运行的能耗异常设备，从而有助于避免因生产设备停机、停工带来企业损失；本发明基于细粒度的生产系统设备能耗数据进行节能评估，能够挖掘生产设备的节能潜力，并且能够支持工业生产中的决策制定；

本发明针对工位操作时间的波动对生产线效率带来的影响，创造性地引入新的变量Fmji对波动进行了表征，并据此开发出新的生产线设计方法。使用本发明方法设计生产线布局，能将有限的生产资源进行优化配置，得到受波动影响最小、产能最高的生产线混联布局方案；在人力成本与设备成本投入一定，以及其他条件不变的情况下，能明显提升单位时间产量，更好地提高生产效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种数字能源产品智造生产系统，包括安装测试模块、数据采集模块、数据分析模块、数据库、比对模块、控制器以及评估模块；

所述安装测试模块用于根据生产系统在安装前后的设备总能耗差，将生产系统的设备调整至正常工作状态；

所述数据采集模块用于每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态；所述状态为停机状态、待机状态和运行状态中的一种；具体采集过程包括：

S21：每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态，将本次监测到的状态确定为该生产系统设备在当前的时间区间的状态，所述时间区间的长度为预设时长；

S22：根据该生产系统设备在多个连续的时间区间的状态，确定多个时间子区间，从而在同一时间子区间内生产系统设备的状态相同；且不同时间子区间内的状态一定是不同的；

S23：通过能耗监测单元获取该生产系统设备在每个时间子区间的能耗监测数据，并确定该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗；

S24：所述数据采集模块将该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗传输到数据分析模块；

所述数据分析模块根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗对该生产系统设备的运行时间和能耗进行分析，具体分析步骤如下：

S31：预设分析的时间区间T；

S32：在时间区间T内，根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态统计该生产系统设备处于停机状态的时长T1、处于待机状态的时长T2和处于运行状态的时长T3；T1+T2+T3＝T；计算每个状态的时长占总时长的比例并可视化；

S33：在时间区间T内，根据该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗，计算该生产系统设备处于待机状态的能耗EP2和处于运行状态的能耗EP3；EP2 为时间区间T内，该生产系统设备所有处于待机状态的时间子区间的平均能耗之和；EP3为时间区间T内，该生产系统设备所有处于运行状态的时间子区间的平均能耗之和；

S34：计算该生产系统设备的总能耗EP＝EP2+EP3；若EP≠0，计算EP并可视化；

S35：所述数据分析模块将总能耗EP传输到比对模块；

所述比对模块对该生产系统设备的能耗状态进行诊断，包括：

S41：按照生产系统的生产流程，识别典型生产过程，这种典型生产过程是循环、重复出现的；

S42：将已知的典型生产过程的异常模式编码存储在数据库中，每一个编码对应且只对应一种异常模式；所述异常模式由编码、文字描述和能耗时间序列数据共同描述；

S43：检测某个典型生产过程在最近一段时间内的能耗是否发生异常，从数据库中获取典型生产过程的能耗时间序列数据，并与该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗比较，根据比较结果，确定该生产系统设备的能耗状态是否异常；

S44：所述比对模块将比对结果传输到控制器；所述比对结果为正常或异常；若为异常，所述控制器根据比对结果关闭当前尚在运行的能耗异常设备。

进一步地，所述安装测试模块包括节能开机单元和能耗监测单元，所述节能开机单元的具体工作步骤如下：

S11：将所有设备按照不同组合的开机模式启动工作，能耗监测单元实时监测该开机模式下设备的能耗；

S12：统计不同组合的开机模式下设备能耗，并且自动识别最低能耗的优化组合；

S13：确认优化组合内是否有故障设备，并且剔除故障设备，自动启动备用机后，再次根据能耗监测单元确定最优开机组合；

S14：按照最优开机组合自动控制设备的开机运行。

进一步地，还包括评估模块，所述评估模块用于确定该生产系统设备的单位产品能耗，对照行业标准，对该生产系统设备进行节能评价；

进一步地，一种数字能源产品智造生产系统的生产线制定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：按数字能源产品制造要求分解制造过程为原子工序，采集每个原子工序的工时数据，进行Y次试验采集，形成原子工时库；

步骤二：按照目标产品实际制造工艺，将生产线分为L个功能段，采用线平衡规划方法得到每段每工位包含的原子工序，使各功能段内子线的节拍时间最小，形成工序库；

步骤三：根据步骤一和二，将各功能段的子线条数形成矩阵N:[N1，N2，...， NL]，各功能段内每子线的工位数量形成矩阵S:[S1，S2，...SL]；总投入资金 C为N和S的函数，在总投入资金C确定时，使用枚举法找出不超过总投入资金 C对应的各个N、S组合[N，S]:[N1，N2，...，NL，S1，S2，...，SL]，一个组合表示一个可行布局方案，定义为[N，S]方案，所有[N，S]方案形成一个可行布局方案集合{[N，S]}；

步骤四：利用原子工时库和工序库，计算每一[N，S]方案中的每一单工位实际操作时间Fmji，Fmji表示第m功能段、第j子线、第i工位的实际操作时间；Fmji＝Tmji+Q×δmji；

Tmji(1≤j≤NL，1≤i≤SL)是通过线平衡规划方法计算得到的第m功能段、第j子线、第i工位的设计加工时间，即将工时库中该工位包含的原子工序的平均操作时间相加；δmji是将该工位包含的各原子工序当次试验操作时间相加后，共Y次试验得到的Y个操作时间值的标准差；Q为采样生成的的随机数，服从标准正态分布；

步骤五：计算每一[N，S]方案的整体节拍时间，首先计算得到各功能段的节拍时间Ym，1≤m≤L；

其中

Rmj＝max{Fmj1，Fmj2，…，Fmj_SL}；则整体节拍时间Y＝Y1+Y2+...+YL；多次采样计算取平均值得到EY；

步骤六：按前述步骤计算在总投入资金C确定时所有[N，S]方案各自的整体节拍时间平均值EY；选择EY最小的[N，S]方案，作为目标生产线方案。

本发明的有益效果是：

(1)该生产系统通过安装测试模块根据生产系统在安装前后的设备总能耗差，将生产系统的设备调整至正常工作状态；安装测试模块包括节能开机单元，该节能开机单元提供一种新型节能技术，改变了设备的传统开机模式，开发了人工智能开机模块，经过大数据的排列组合分析，以最节能的方式找到最佳开机组合，当每台设备有故障隐患时，系统能自动识别，并及时作出组合调整；

(2)所述数据分析模块根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗对该生产系统设备的运行时间和能耗进行分析；计算每个状态的时长占总时长的比例并可视化；减少不必要的待机以降低能耗；从生产系统设备的特殊模式库中获取典型生产过程的能耗时间序列数据，并与该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗比较，根据比较结果，确定生产系统设备的能耗状态是否异常，及时关闭当前尚在运行的能耗异常设备，从而有助于避免因生产设备停机、停工带来企业损失；

(3)所述生产系统还包括评估模块，所述评估模块用于在典型生产过程计算单位产品能耗，通过对标分析，对产品生产进行评价；评价的结果可以反馈给比对模块，比如，发现单位产品能耗数值过高的产品，从而发现可能发生异常的设备；依据节能评价结果，可以为企业生产推荐节能策略；比如，通过发现同类设备中的高效设备，推荐生产系统设备组合方案，从而促进生产系统的高效运作；

(4)本发明针对工位操作时间的波动对生产线效率带来的影响，创造性地引入新的变量Fmji对波动进行了表征，并据此开发出新的生产线设计方法。使用本发明方法设计生产线布局，能将有限的生产资源进行优化配置，得到受波动影响最小、产能最高的生产线混联布局方案；在人力成本与设备成本投入一定，以及其他条件不变的情况下，能明显提升单位时间产量，更好地提高生产效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明中安装测试模块的结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种数字能源产品智造生产系统，包括安装测试模块、数据采集模块、数据分析模块、比对模块、数据库、控制器以及评估模块；

所述安装测试模块用于根据生产系统在安装前后的设备总能耗差，将生产系统的设备调整至正常工作状态；

所述安装测试模块包括节能开机单元和能耗监测单元，所述节能开机单元的具体工作步骤如下：

S11：将所有设备按照不同组合的开机模式启动工作，能耗监测单元实时监测该开机模式下设备的能耗；

S12：统计不同组合的开机模式下设备能耗，并且自动识别最低能耗的优化组合；

S13：确认优化组合内是否有故障设备，并且剔除故障设备，自动启动备用机后，再次根据能耗监测单元确定最优开机组合；

S14：按照最优开机组合自动控制设备的开机运行；

所述数据采集模块用于每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态；所述状态为停机状态、待机状态和运行状态中的一种；具体采集过程包括：

S21：每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态，将本次监测到的状态确定为该生产系统设备在当前的时间区间的状态，所述时间区间的长度为预设时长；

S22：根据该生产系统设备在多个连续的时间区间的状态，确定多个时间子区间，从而在同一时间子区间内生产系统设备的状态相同；且不同时间子区间内的状态一定是不同的；

S23：通过能耗监测单元获取该生产系统设备在每个时间子区间的能耗监测数据，并确定该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗；

S24：所述数据采集模块将该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗传输到数据分析模块；

所述数据分析模块根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗对该生产系统设备的运行时间和能耗进行分析，具体分析步骤如下：

S31：预设分析的时间区间T，比如将时间区间T设置为一天，即24小时；

S32：在时间区间T内，根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态统计该生产系统设备处于停机状态的时长T1、处于待机状态的时长T2和处于运行状态的时长T3；T1+T2+T3＝T；

计算每个状态的时长占总时长的比例并可视化；特别地，比如将时间区间T 设置为一天，如果设备待机时间大于8小时，就需要检查设备是否在夜间待机，减少不必要的待机以降低能耗；

S33：在时间区间T内，根据该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗，计算该生产系统设备处于待机状态的能耗EP2和处于运行状态的能耗EP3；EP2 为时间区间T内，该生产系统设备所有处于待机状态的时间子区间的平均能耗之和；EP3为时间区间T内，该生产系统设备所有处于运行状态的时间子区间的平均能耗之和；

S34：计算该生产系统设备的总能耗EP＝EP2+EP3；若EP≠0，计算EP并可视化；

S35：所述数据分析模块将总能耗EP传输到比对模块；

所述比对模块对该生产系统设备的能耗状态进行诊断，包括：

S41：按照生产系统的生产流程(这里的生产为离散生产)，识别典型生产过程，这种典型生产过程是循环、重复出现的；

S42：将已知的典型生产过程的异常模式存储在数据库中，编码为异常001，异常002等，每一个编码对应且只对应一种异常模式。所述异常模式由编码、文字描述和能耗时间序列数据共同描述；

S43：检测某个典型生产过程在最近一段时间内的能耗是否发生异常，从数据库中获取典型生产过程的能耗时间序列数据，并与该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗比较，根据比较结果，确定该生产系统设备的能耗状态是否异常；

再从数据库中获取所述典型生产过程的异常模式数据，然后与输入的能耗时间序列数据匹配，识别异常模式；

S44：所述比对模块将比对结果传输到控制器；

所述控制器根据比对结果关闭当前尚在运行的能耗异常设备，从而有助于避免因生产设备停机、停工带来企业损失；

所述生产系统还包括评估模块，所述评估模块用于在典型生产过程计算单位产品能耗，通过对标分析，对产品生产进行评价；具体地，比如选定时间周期为1天，1天内的设备总能耗除以产品总产量得到单位产品能耗；

对照行业标准，评价达标情况为优秀、良好、合格、不合格；此外，还可以结合能耗数据与生产成本数据，评价生产设备的经济性；

评价的结果可以反馈给比对模块，比如，发现单位产品能耗数值过高的产品，从而发现可能发生异常的设备；依据节能评价结果，可以为企业生产推荐节能策略；比如，通过发现同类设备中的高效设备，推荐生产系统设备组合方案，从而促进生产系统的高效运作。

一种数字能源产品智造生产系统的生产线制定方法，包括如下步骤：

步骤一：按数字能源产品制造要求分解制造过程为原子工序，采集每个原子工序的工时数据，进行Y次试验采集，形成原子工时库；

步骤二：按照目标产品实际制造工艺，将生产线分为L个功能段，采用线平衡规划方法得到每段每工位包含的原子工序，使各功能段内子线的节拍时间最小，形成工序库；

步骤三：根据步骤一和二，将各功能段的子线条数形成矩阵N:[N1，N2，...， NL]，各功能段内每子线的工位数量形成矩阵S:[S1，S2，...SL]；总投入资金 C为N和S的函数，在总投入资金C确定时，使用枚举法找出不超过总投入资金 C对应的各个N、S组合[N，S]:[N1，N2，...，NL，S1，S2，...，SL]，一个组合表示一个可行布局方案，定义为[N，S]方案，所有[N，S]方案形成一个可行布局方案集合{[N，S]}；

步骤四：利用原子工时库和工序库，计算每一[N，S]方案中的每一单工位实际操作时间Fmji，Fmji表示第m功能段、第j子线、第i工位的实际操作时间；Fmji＝Tmji+Q×δmji；

Tmji(1≤j≤NL，1≤i≤SL)是通过线平衡规划方法计算得到的第m功能段、第j子线、第i工位的设计加工时间，即将工时库中该工位包含的原子工序的平均操作时间相加；δmji是将该工位包含的各原子工序当次试验操作时间相加后，共Y次试验得到的Y个操作时间值的标准差；Q为采样生成的的随机数，服从标准正态分布；

步骤五：计算每一[N，S]方案的整体节拍时间，首先计算得到各功能段的节拍时间Ym，1≤m≤L；

其中

Rmj＝max{Fmj1，Fmj2，…，Fmj_SL}；则整体节拍时间Y＝Y1+Y2+...+YL；多次采样计算取平均值得到EY；

步骤六：按前述步骤计算在总投入资金C确定时所有[N，S]方案各自的整体节拍时间平均值EY；选择EY最小的[N，S]方案，作为目标生产线方案。

本发明在具体实施时：

该生产系统通过安装测试模块根据生产系统在安装前后的设备总能耗差，将生产系统的设备调整至正常工作状态；安装测试模块包括节能开机单元，该节能开机单元提供一种新型节能技术，改变了设备的传统开机模式，开发了人工智能开机模块，经过大数据的排列组合分析，以最节能的方式找到最佳开机组合，当每台设备有故障隐患时，系统能自动识别，并及时作出组合调整。

节能开机单元的具体工作步骤为：

将所有设备按照不同组合的开机模式启动工作，能耗监测单元实时采集该开机模式下的能耗；统计不同组合的开机模式下设备能耗，并且自动识别最低能耗的优化组合；确认优化组合内是否有故障设备，并且剔除故障设备，自动启动备用机后，再次根据能耗监测单元确定最优开机组合；按照最优开机组合自动控制设备的开机运行；

所述数据采集模块用于每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态；根据该生产系统设备在多个连续的时间区间的状态，确定多个时间子区间；通过能耗监测单元获取该生产系统设备在每个时间子区间的能耗监测数据，并确定该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗；

所述数据分析模块根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗对该生产系统设备的运行时间和能耗进行分析；计算每个状态的时长占总时长的比例并可视化；减少不必要的待机以降低能耗；从生产系统设备的特殊模式库中获取典型生产过程的能耗时间序列数据，并与该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗比较，根据比较结果，确定生产系统设备的能耗状态是否异常，及时关闭当前尚在运行的能耗异常设备，从而有助于避免因生产设备停机、停工带来企业损失；

所述生产系统还包括评估模块，所述评估模块用于在典型生产过程计算单位产品能耗，通过对标分析，对产品生产进行评价，评价的结果可以反馈给比对模块，比如，发现单位产品能耗数值过高的产品，从而发现可能发生异常的设备；依据节能评价结果，可以为企业生产推荐节能策略；比如，通过发现同类设备中的高效设备，推荐生产系统设备组合方案，从而促进生产系统的高效运作。

一种数字能源产品智造生产系统的生产线制定方法，针对工位操作时间的波动对生产线效率带来的影响，创造性地引入新的变量Fmji对波动进行了表征，并据此开发出新的生产线设计方法。使用本发明方法设计生产线布局，能将有限的生产资源进行优化配置，得到受波动影响最小、产能最高的生产线混联布局方案；在人力成本与设备成本投入一定，以及其他条件不变的情况下，能明显提升单位时间产量，更好地提高生产效率。

上述公式均是由采集大量数据进行软件模拟及相应专家进行参数设置处理，得到与真实结果符合的公式。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种数字能源产品智造生产系统，其特征在于，包括安装测试模块、数据采集模块、数据分析模块、数据库、比对模块、控制器以及评估模块；

所述安装测试模块用于根据生产系统在安装前后的设备总能耗差，将生产系统的设备调整至正常工作状态；

所述数据采集模块用于每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态；所述状态为停机状态、待机状态和运行状态中的一种；具体采集过程包括：

S21：每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态，将本次监测到的状态确定为该生产系统设备在当前的时间区间的状态，所述时间区间的长度为预设时长；

S22：根据该生产系统设备在多个连续的时间区间的状态，确定多个时间子区间，从而在同一时间子区间内生产系统设备的状态相同；且不同时间子区间内的状态一定是不同的；

S23：通过能耗监测单元获取该生产系统设备在每个时间子区间的能耗监测数据，并确定该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗；

S24：所述数据采集模块将该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗传输到数据分析模块；

所述数据分析模块根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗对该生产系统设备的运行时间和能耗进行分析，具体分析步骤如下：

S31：预设分析的时间区间T；

S32：在时间区间T内，根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态统计该生产系统设备处于停机状态的时长T1、处于待机状态的时长T2和处于运行状态的时长T3；T1+T2+T3＝T；计算每个状态的时长占总时长的比例并可视化；

S33：在时间区间T内，根据该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗，计算该生产系统设备处于待机状态的能耗EP2和处于运行状态的能耗EP3；EP2为时间区间T内，该生产系统设备所有处于待机状态的时间子区间的平均能耗之和；EP3为时间区间T内，该生产系统设备所有处于运行状态的时间子区间的平均能耗之和；

S34：计算该生产系统设备的总能耗EP＝EP2+EP3；若EP≠0，计算EP并可视化；

S35：所述数据分析模块将总能耗EP传输到比对模块；

所述比对模块对该生产系统设备的能耗状态进行诊断，包括：

S41：按照生产系统的生产流程，识别典型生产过程，这种典型生产过程是循环、重复出现的；

S42：将已知的典型生产过程的异常模式编码存储在数据库中，每一个编码对应且只对应一种异常模式；所述异常模式由编码、文字描述和能耗时间序列数据共同描述；

S43：检测某个典型生产过程在最近一段时间内的能耗是否发生异常，从数据库中获取典型生产过程的能耗时间序列数据，并与该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗比较，根据比较结果，诊断该生产系统设备的能耗状态是否异常；

S44：所述比对模块将诊断结果传输到控制器；所述诊断结果为正常或异常；若为异常，所述控制器根据诊断结果关闭当前尚在运行的能耗异常设备。

2.根据权利要求1所述的一种数字能源产品智造生产系统，其特征在于，所述安装测试模块包括节能开机单元和能耗监测单元，所述节能开机单元的具体工作步骤如下：

S11：将所有设备按照不同组合的开机模式启动工作，能耗监测单元实时监测该开机模式下设备的能耗；

S12：统计不同组合的开机模式下设备能耗，并且自动识别最低能耗的优化组合；

S13：确认优化组合内是否有故障设备，并且剔除故障设备，自动启动备用机后，再次根据能耗监测单元确定最优开机组合；

S14：按照最优开机组合自动控制设备的开机运行。

3.根据权利要求1所述的一种数字能源产品智造生产系统，其特征在于，还包括评估模块，所述评估模块用于确定该生产系统设备的单位产品能耗，对照行业标准，对该生产系统设备进行节能评价。

4.一种数字能源产品智造生产系统的生产线制定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：按数字能源产品制造要求分解制造过程为原子工序，采集每个原子工序的工时数据，进行Y次试验采集，形成原子工时库；

步骤二：按照目标产品实际制造工艺，将生产线分为L个功能段，采用线平衡规划方法得到每段每工位包含的原子工序，使各功能段内子线的节拍时间最小，形成工序库；

步骤三：根据步骤一和二，将各功能段的子线条数形成矩阵N:[N1，N2，...，NL]，各功能段内每子线的工位数量形成矩阵S:[S1，S2，...SL]；总投入资金C为N和S的函数，在总投入资金C确定时，使用枚举法找出不超过总投入资金C对应的各个N、S组合[N，S]:[N1，N2，...，NL，S1，S2，...，SL]，一个组合表示一个可行布局方案，定义为[N，S]方案，所有[N，S]方案形成一个可行布局方案集合{[N，S]}；

步骤四：利用原子工时库和工序库，计算每一[N，S]方案中的每一单工位实际操作时间Fmji，Fmji表示第m功能段、第j子线、第i工位的实际操作时间；Fmji＝Tmji+Q×δmji；

Tmji(1≤j≤NL，1≤i≤SL)是通过线平衡规划方法计算得到的第m功能段、第j子线、第i工位的设计加工时间，即将工时库中该工位包含的原子工序的平均操作时间相加；δmji是将该工位包含的各原子工序当次试验操作时间相加后，共Y次试验得到的Y个操作时间值的标准差；Q为采样生成的的随机数，服从标准正态分布；

步骤五：计算每一[N，S]方案的整体节拍时间，首先计算得到各功能段的节拍时间Ym，1≤m≤L；

其中

Rmj＝max{Fmj1，Fmj2，…，Fmj_SL}；则整体节拍时间Y＝Y1+Y2+...+YL；多次采样计算取平均值得到EY；

步骤六：按前述步骤计算在总投入资金C确定时所有[N，S]方案各自的整体节拍时间平均值EY；选择EY最小的[N，S]方案，作为目标生产线方案。

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