CN116777192A - 一种装配生产线动态排程方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配生产线动态排程方法，能够根据复杂产品实际装配生产过程中的扰动情况，对传统静态的排程结果进行实时动态修正，根据工序是否执行以及相关联的工序之间的依赖关系，对装配生产线基础模型进行重新加载与重新仿真，进而得到单架次产品的生产流程，通过单架次产品的生产流程对实际生产流程进行指导，进而大大减少基于传统静态排程模式工作人员反复调整生产工序计划的情况，有效提高生产线的运行效率。
Description
技术领域
本发明属于装配生产线排程的技术领域，具体涉及一种装配生产线动态排程方法。
背景技术
由于复杂产品装配生产线已经变得极为复杂，生产线效能受到产品生产流程、生产线布局、人力资源配置、设备效能、设备故障率、物流系统效能及供应链系统效能等多方面因素影响，单一算法已经很难对生产线系统做出有效评估。在这样的背景下，出现了离散事件仿真理论和相应仿真软件。通过离散事件仿真软件可以对复杂产品装配生产线系统进行建模和仿真，将生产线系统的相关要素纳入到模型中，对这些要素的运行规律进行提炼和抽象，并用数学分布或编程语言体现出来。对建立的生产线系统模型进行仿真运行，可以分析得到系统生产时间、各元素的繁忙程度、生产瓶颈等信息，同时可以分析生产线元素如人员数量变动对生产线效能的影响，给出生产线调整的建议。
对复杂产品装配生产线系统进行建模时，通常需要从人、机、料、法、环等几方面进行考虑：
a) 人员模型的建立需要对现有人员技能结构进行梳理，从实际需求的角度对技能层次进行抽象和划分。
b) 生产线仿真中工装设备是重要限制因素，在这种情况下需要仿真模型根据资源占用情况进行调度，尽量接近实际生产情况。同时重要工装设备的检修、维护、检定及故障等也会对生产线造成较大影响。
c) 成品及物料的配套情况对生产线有非常大的影响，但是短时间内很难对成品及物料的配套情况建立准确的预测或统计模型。
d) 复杂航空产品生产的工艺流程，工艺流程对于生产线建模仿真有决定性的影响。
e) 复杂航空产品生产线中，建立空间布局和物流路径，分析空间布局限制及物流时间对生产线产能的影响。
对于工艺路线稳定、生产批量大的产品如汽车、手机、电子产品、家电等，上述建模要素都能通过分析整理、数据收集、概率统计分布等方法得到，因此能够达到较好的建模仿真效果，能够对生产线进行准确生产排程。
然而对于复杂产品等复杂产品，存在以下特点，首先其工艺路线较长，生产周期往往达到几十天，同时由于其产品复杂，容易受到局部工序故障、物料缺件的影响，受到影响后，为保证生产进度，又会临时对生产工艺路线进行调整，由于这类产品的产量往往较小，因此上述扰动因素又是不稳定的，难以用统计学的方法进行衡量。
复杂产品装配生产线的排程受到各类扰动因素的影响，产品生产节拍和生产周期不稳定，同时各类扰动因素也是不稳定的，体现在每一件产品上影响也是不一样的。复杂产品装配生产线的排程同时受到上述不稳定因素的影响，通过静态排程得到的结果实际执行后，在扰动的影响下会发生偏差，执行时间越长，偏差越大，以至于完全无法继续执行。
综上所述，在复杂产品装配领域，仍缺乏一种能够根据生产实际情况，对静态排程结果进行修正，动态生成排程结果的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装配生产线动态排程方法，能够针对实际装配过程中的扰动情况，对静态排程结果进行修正动态修正。
本发明通过下述技术方案实现：
一种装配生产线动态排程方法，包括以下步骤：
步骤1、根据标准工序之间的依赖关系建立装配生产线基础模型，向装配生产线基础模型中引入各标准工序运行的开始和终止时间以仿真得到标准生产流程；
步骤2、根据标准生产流程在一个班次内对单架次产品进行装配生产，此时单架次产品的生产流程与标准生产流程相同；
步骤3、根据单架次产品的生产流程对产品进行实际装配，得到单架次产品的实际生产流程，判断当前班次中的单架次产品的生产流程是否全部执行完毕，若全部执行完毕则继续执行下一班次中的单架次产品的生产流程；若未全部执行完毕，则触发异常情况并进入步骤4；
步骤4、将当前班次中单架次产品的生产流程的异常情况与实际生产流程进行比对，并根据比对结果中各个工序的执行情况对装配生产线基础模型进行重新载入以及重新仿真，生成下一班次的单架次产品的生产流程；
步骤5、重复步骤3和步骤4，直到所有班次中的单架次产品的生产流程执行完毕。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤4包括：
步骤4.1、遍历当前班次中所有的工序，对工序进行重新载入；
步骤4.2、针对重新载入的已经执行完毕的工序，遍历其后置工序，若全部后置工序已执行，则跳过当前重新载入的已经执行完毕的工序；若后置工序未全部执行，则将当前重新载入的已经执行完毕的工序与执行完毕的前置工序、执行完毕的后置工序之间的依赖关系删除；
步骤4.3、判断未执行的后置工序的可执行性，若当前未执行的后置工序可执行则正常执行工序，若当前未执行的后置工序不可执行则进入步骤4.4；
步骤4.4、获取不可执行的后置工序与其紧随工序之间的依赖关系重要度，并将依赖关系重要度与阈值重要度进行比对，若依赖关系重要度大于等于阈值重要度，则将后置工序与其紧随工序之间的依赖关系删除；若依赖关系重要度小于阈值重要度，则正常执行后置工序与紧随工序；
步骤4.5、重复步骤4.4完成重新仿真，直到得到下一班次的单架次产品的生产流程，判断下一班次的单架次产品的生产流程是否符合生产进度需求，若符合生产进度需求则正常执行，若不符合生产进度需求则触发异常。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤4.5中，若触发异常，则将步骤4.4中的阈值重要度降低后重新进行步骤4.4。
为了更好地实现本发明，进一步的，若将阈值重要度降低后重新进行步骤4.4仍然触发异常，则对产品的工艺流程进行整体调整。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤4.1中，将当前班次中单架次产品的生产流程的异常情况与实际生产流程进行比对，针对已经执行完毕的工序进行重新载入，并将已经执行完毕的工序标记为已执行。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤4.5中，以当前班次的时间状态为基准进行重新仿真。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明能够根据复杂产品实际装配生产过程中的扰动情况，对传统静态的排程结果进行实时动态修正，根据工序是否执行以及相关联的工序之间的依赖关系，对装配生产线基础模型进行重新加载与重新仿真，进而得到单架次产品的生产流程，通过单架次产品的生产流程对实际生产流程进行指导，进而大大减少基于传统静态排程模式工作人员反复调整生产工序计划的情况，有效提高生产线的运行效率。
附图说明
图1为本发明的流程步骤示意图；
图2为标准生产流程的示意图；
图3为触发异常的生产流程示意图；
图4为重新加载仿真后的生产流程示意图；
图5为后置工序不可执行的示意图；
图6为调整阈值重要度之前后置工序与紧随工序的依赖关系示意图；
图7为调整阈值重要度之后后置工序与紧随工序的依赖关系示意图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例的一种装配生产线动态排程方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、根据标准工序之间的依赖关系建立装配生产线基础模型，向装配生产线基础模型中引入各标准工序运行的开始和终止时间以仿真得到标准生产流程；
步骤2、根据标准生产流程在一个班次内对单架次产品进行装配生产，此时单架次产品的生产流程与标准生产流程相同；
步骤3、根据单架次产品的生产流程对产品进行实际装配，得到单架次产品的实际生产流程，判断当前班次中的单架次产品的生产流程是否全部执行完毕，若全部执行完毕则继续执行下一班次中的单架次产品的生产流程；若未全部执行完毕，则触发异常情况并进入步骤4；
步骤4、将当前班次中单架次产品的生产流程的异常情况与实际生产流程进行比对，并根据比对结果中各个工序的执行情况对装配生产线基础模型进行重新载入以及重新仿真，生成下一班次的单架次产品的生产流程；
步骤5、重复步骤3和步骤4，直到所有班次中的单架次产品的生产流程执行完毕。
所述步骤4包括：
步骤4.1、遍历当前班次中所有的工序，对工序进行重新载入；
步骤4.2、针对重新载入的已经执行完毕的工序，遍历其后置工序，若全部后置工序已执行，则跳过当前重新载入的已经执行完毕的工序；若后置工序未全部执行，则将当前重新载入的已经执行完毕的工序与执行完毕的前置工序、执行完毕的后置工序之间的依赖关系删除；
步骤4.3、判断未执行的后置工序的可执行性，若当前未执行的后置工序可执行则正常执行工序，若当前未执行的后置工序不可执行则进入步骤4.4；
步骤4.4、获取不可执行的后置工序与其紧随工序之间的依赖关系重要度，并将依赖关系重要度与阈值重要度进行比对，若依赖关系重要度大于等于阈值重要度，则将后置工序与其紧随工序之间的依赖关系删除；若依赖关系重要度小于阈值重要度，则正常执行后置工序与紧随工序；
步骤4.5、重复步骤4.4完成重新仿真，直到得到下一班次的单架次产品的生产流程，判断下一班次的单架次产品的生产流程是否符合生产进度需求，若符合生产进度需求则正常执行，若不符合生产进度需求则触发异常。
所述步骤4.5中，若触发异常，则将步骤4.4中的阈值重要度降低后重新进行步骤4.4，若将阈值重要度降低后重新进行步骤4.4仍然触发异常，则对产品的工艺流程进行整体调整。
所述步骤4.1中，将当前班次中单架次产品的生产流程的异常情况与实际生产流程进行比对，针对已经执行完毕的工序进行重新载入，并将已经执行完毕的工序标记为已执行。所述步骤4.5中，以当前班次的时间状态为基准进行重新仿真。
实施例2：
一种装配生产线动态排程方法，包含工序A至工序L：
利用工序A-L之间的依赖关系构建得出装配生产线基础模型，并引入工序A-L运行的开始时间、终止时间以及工序时长，仿真得到如图2所示的包含工序A-L的标准生产流程，标准生产流程分为第一班次和第二班次。
根据标准生产流程，对单架次产品进行装配生产，在一个班次内安排的生产内容即为当前班次该架飞机的单架次生产流程，此时单架次生产流程与标准生产流程相同，即此时的单架次生产流程即图2中第一班次的内容。
根据单架次生产流程进行装配生产后，获得实际生产流程，实际生产流程中由于各种扰动因素的存在，如果当前班次单架次生产流程全部执行完毕，则依序执行下一班次的单架次生产流程，如果当前班次单架次生产流程未全部执行完毕，则触发异常。
本例中，如图3所示，实际生产流程仅执行完工序A、B、C、D的内容，工序E未执行，则触发异常。根据触发异常的情况，将当前班次中单架次产品的生产流程的异常情况与实际生产流程进行比对，对装配生产线基础模型进行重新载入，如图4所示，将已执行完毕的工序状态标记为已执行，并从当前班次的时间状态重新开始仿真，生成下一班次的单架次生产流程，此时的单架次生产流程与标准生产流程不同。
本例中，在装配生产线基础模型中在将工序A、B、C、D标记为已执行，并从第一班次的结束时重新开始仿真，针对重新载入的已经执行完毕的工序，遍历其后置工序，若全部后置工序已执行，则跳过当前重新载入的已经执行完毕的工序；若后置工序未全部执行，则将当前重新载入的已经执行完毕的工序与执行完毕的前置工序、执行完毕的后置工序之间的依赖关系删除。此时得到的下一班次的单架次生产流程如图4所示，此时的单架次生产流程与标准生产流程不同。生产管理人员进行判断上一步骤的排程结果是否满足生产进度需求，如满足则生产执行，如不满足则触发异常
本例中，若排程结果满足要求，则第二班次按照图4所示流程进行生产执行
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，构建如实施例一所述的装配生产线基础模型，并仿真形成标准装配生产流程。
如图5所示，第一班次工序A、B、C、D、E均正常执行完毕，对装配生产线基础模型进行重新载入，仿真得出第二班次单架次产品生产流程，假定此时第一班次中的工序D的后置工序H由于生产扰动影响无法正常执行。假定此时阀值重要度为9，通过将后置工序H与其紧后工序J以及紧后工序K之间的工序间依赖关系重要度与阀值重要度进行比较。
后置工序H与其紧后工序J之间的依赖关系重要度为8小于阀值重要度，则将后置工序H与其紧后工序J之间的依赖关系保留。后置工序H与其紧后工序K之间的依赖关系重要度为10大于阀值重要度，则将后置工序H与其紧后工序K之间的依赖关系删除。重新载入后的单架次装配生产流程如图6所示，此时第二班次能够执行的工作内容为工序F、G、I、K。
如图6所示，若上述得出的生产工艺流程无法满足生产执行进度要求，则生产调度人员可以进一步调节阀值重要度，本例中将阀值重要度调整为7，重新对仿真模型进行重载，得出的单架次装配生产流程图如图7所示，此时此时第二班次能够执行的工作内容为工序F、G、I、J、K。
本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种装配生产线动态排程方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据标准工序之间的依赖关系建立装配生产线基础模型，向装配生产线基础模型中引入各标准工序运行的开始和终止时间以仿真得到标准生产流程；
步骤2、根据标准生产流程在一个班次内对单架次产品进行装配生产，此时单架次产品的生产流程与标准生产流程相同；
步骤3、根据单架次产品的生产流程对产品进行实际装配，得到单架次产品的实际生产流程，判断当前班次中的单架次产品的生产流程是否全部执行完毕，若全部执行完毕则继续执行下一班次中的单架次产品的生产流程；若未全部执行完毕，则触发异常情况并进入步骤4；
步骤4、将当前班次中单架次产品的生产流程的异常情况与实际生产流程进行比对，并根据比对结果中各个工序的执行情况对装配生产线基础模型进行重新载入以及重新仿真，生成下一班次的单架次产品的生产流程；
步骤5、重复步骤3和步骤4，直到所有班次中的单架次产品的生产流程执行完毕。
2.根据权利要求1所述的一种装配生产线动态排程方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤4.1、遍历当前班次中所有的工序，对工序进行重新载入；
步骤4.2、针对重新载入的已经执行完毕的工序，遍历其后置工序，若全部后置工序已执行，则跳过当前重新载入的已经执行完毕的工序；若后置工序未全部执行，则将当前重新载入的已经执行完毕的工序与执行完毕的前置工序、执行完毕的后置工序之间的依赖关系删除；
步骤4.3、判断未执行的后置工序的可执行性，若当前未执行的后置工序可执行则正常执行工序，若当前未执行的后置工序不可执行则进入步骤4.4；
步骤4.4、获取不可执行的后置工序与其紧随工序之间的依赖关系重要度，并将依赖关系重要度与阈值重要度进行比对，若依赖关系重要度大于等于阈值重要度，则将后置工序与其紧随工序之间的依赖关系删除；若依赖关系重要度小于阈值重要度，则正常执行后置工序与紧随工序；
步骤4.5、重复步骤4.4完成重新仿真，直到得到下一班次的单架次产品的生产流程，判断下一班次的单架次产品的生产流程是否符合生产进度需求，若符合生产进度需求则正常执行，若不符合生产进度需求则触发异常。
3.根据权利要求2所述的一种装配生产线动态排程方法，其特征在于，所述步骤4.5中，若触发异常，则将步骤4.4中的阈值重要度降低后重新进行步骤4.4。
4.根据权利要求3所述的一种装配生产线动态排程方法，其特征在于，若将阈值重要度降低后重新进行步骤4.4仍然触发异常，则对产品的工艺流程进行整体调整。
5.根据权利要求4所述的一种装配生产线动态排程方法，其特征在于，所述步骤4.1中，将当前班次中单架次产品的生产流程的异常情况与实际生产流程进行比对，针对已经执行完毕的工序进行重新载入，并将已经执行完毕的工序标记为已执行。
6.根据权利要求5所述的一种装配生产线动态排程方法，其特征在于，所述步骤4.5中，以当前班次的时间状态为基准进行重新仿真。
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| 万晓琴;严洪森;: "面向航空发动机装配线的知识化制造系统重调度和自重构", 控制理论与应用, vol. 34, no. 07, pages 903 - 911 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116777192B (zh) | 2023-12-08 |
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