專利名稱：提高工程機(jī)械產(chǎn)品的裝配線效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種提高裝配線效率的方法，具體是一種提高工程機(jī)械產(chǎn)品的裝配線效率的方法。
背景技術(shù)：
工程機(jī)械是中國(guó)裝備制造業(yè)的核心之一，近年來(lái)發(fā)展迅速，但同時(shí)面臨許多困難和挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為生產(chǎn)效率和制造資源利用率低。規(guī)劃、建造高效率的裝配線是提高制造資源利用率，降低產(chǎn)品制造成本和提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑之一。由于工程機(jī)械產(chǎn)品重量和體積龐大，裝配過程中搬運(yùn)、定位和夾裝等操作的難度較大，因此廣泛采用新型的雙邊裝配線。與傳統(tǒng)的單邊裝配線相比，它具有裝配線長(zhǎng)度較短，工具公用和減少搬運(yùn)、夾裝次數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。單工程機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝復(fù)雜，裝配任務(wù)數(shù)量較多，規(guī)劃過程需要滿足生產(chǎn)節(jié)拍、工藝順序等約束，裝配線規(guī)劃的難度大。若較差的規(guī)劃方案會(huì)嚴(yán)重降低裝配線的效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而影響產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)Uqui _人在《International Journal of Production Research))(2010, 48, 4767-4784;_tH^W"Balancing parallel two-sided assembly lines”(雙邊裝配線平衡)，該文在滿足節(jié)拍、工藝順序、裝配任務(wù)工作邊等約束的前提下，通過調(diào)整各裝配任務(wù)在工位上的分配，平衡各工位的負(fù)荷，減少工位數(shù)量，從而提高裝配線的效率。該文涉及的技術(shù)主要存在以下缺陷和不足⑴該方法只能求得可行的裝配任務(wù)分配方案，難以求得最優(yōu)的方案；⑵該方法無(wú)法控制誤差，可能會(huì)得到效率較低的裝配線；⑶該文沿用了單邊裝配線的“工位數(shù)量”為衡量指標(biāo)，可能會(huì)錯(cuò)誤地求得單邊裝配線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種提高工程機(jī)械產(chǎn)品的雙邊裝配線效率的方法，能夠綜合考慮節(jié)拍、工藝順序和裝配任務(wù)操作邊等約束，在給定節(jié)拍或產(chǎn)量的要求下，有效控制誤差，規(guī)劃最短的裝配線，從而提高制造資源利用率，降低產(chǎn)品制造成本。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的方法可用于工程機(jī)械產(chǎn)品的雙邊裝配線規(guī)劃，包括統(tǒng)計(jì)各裝配任務(wù)的操作時(shí)間，建立裝配任務(wù)的先序約束關(guān)系，計(jì)算各裝配任務(wù)的所有先序和后序的數(shù)量，將工程機(jī)械產(chǎn)品的裝配任務(wù)分配問題分解為幾個(gè)相關(guān)的子問題，然后利用精確方法求得子問題的最優(yōu)分配方案，依據(jù)子問題之間的關(guān)系，組合、調(diào)整子問題的最優(yōu)分配方案從而得到原裝配任務(wù)分配問題的較優(yōu)方案。具體分為如下幾個(gè)步驟
(1)利用時(shí)間測(cè)量法獲得各裝配任務(wù)的操作時(shí)間。依據(jù)MTM-UAS(時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)-通用分析系統(tǒng))方法將每個(gè)裝配任務(wù)分解為標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作，測(cè)量各標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作完成所需的時(shí)間，然后相加得到各裝配的操作時(shí)間。從PDM (產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng))和CAPP (計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng))中導(dǎo)出產(chǎn)品的裝配工藝，建立各裝配任務(wù)之間的先序約束關(guān)系。
計(jì)算每一個(gè)裝配任務(wù)i的所有先序AP”后序ASi,相應(yīng)的數(shù)量NAPpNASi,若NAPi, NASi任意一個(gè)大于0，則計(jì)算RNPSi,
權(quán)利要求
1. 一種提高工程機(jī)械產(chǎn)品的裝配線效率的方法，其特征在于包括如下步驟1)利用時(shí)間測(cè)量法獲得各裝配任務(wù)的操作時(shí)間；2)從產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM和計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)CAPP中導(dǎo)出產(chǎn)品的裝配工藝，建立各裝配任務(wù)之間的先序約束關(guān)系；3)計(jì)算每一個(gè)裝配任務(wù)i的所有先序AP”后序ASi,相應(yīng)的數(shù)量NAP”NASi,若NAP” NASi任意一個(gè)大于0，則計(jì)算RNPSi,腦二隱(通盡卿 2 OisK(NM^NASi)RNPSi表示裝配任務(wù)i先序任務(wù)數(shù)量和后續(xù)任務(wù)數(shù)量接近相等的程度，以兩者中的較小值除以較大值為準(zhǔn)，RNPSi ^ 1，越接近1說(shuō)明先序任務(wù)和后序任務(wù)數(shù)量越接近相等；4)選擇關(guān)鍵任務(wù)，將原裝配線的任務(wù)分配問題分解為具有先后約束關(guān)系的子問題，依據(jù)NAPi + NASi從大到小的順序，判斷以下條件是否滿足RNPSiX). 5NAPi 彡 40，NASi 彡 40若滿足，則任務(wù)i為關(guān)鍵任務(wù)，其所有先序APi和任務(wù)i為子問題G1，其所有后序ASi 為子問題G2，其他剩余的任務(wù)則為子問題G3;5)利用分支定界方法，依照先序約束、節(jié)拍約束和裝配工位邊的約束，將Gl和G2中的裝配任務(wù)分配到裝配線的工位上；6)連接子問題的任務(wù)分配方案OSl和0S2，得到主分配方案，計(jì)算OSl中裝配線工位上所有空閑的時(shí)間窗，并按先后順序排列；在滿足先序約束、節(jié)拍約束和操作方位約束的前提下，掃描0S2中所分配的任務(wù)，依據(jù)“最早任務(wù)開工時(shí)間優(yōu)先”的原則，尋找能夠移到OSl中空閑時(shí)間窗中的任務(wù)或任務(wù)組合；任務(wù)移動(dòng)后，依次更新0S2中其他任務(wù)開工時(shí)間和OSl空閑時(shí)間窗，并繼續(xù)尋找能夠移動(dòng)的任務(wù)，直到掃描完所有0S2中的任務(wù)，從OSl中選取下一個(gè)空閑時(shí)間窗，重復(fù)循環(huán)，直到完成所有空閑時(shí)間窗的任務(wù)插入；7)計(jì)算OSl和0S2連接的誤差EM，若OSl和0S2連接后，裝配線長(zhǎng)度減少1個(gè)位置，則誤差EL=O ；否則，誤差EL=I ；8)將子問題G3中的任務(wù)添加到主分配方案的空閑時(shí)間窗中；計(jì)算主分配方案中工位上的空閑時(shí)間窗，并按先后順序排列；在滿足先序約束、節(jié)拍約束和操作方位約束的前提下，掃描子問題G3中的裝配任務(wù)，計(jì)算L型即左邊操作任務(wù)和R型即右邊操作任務(wù)的操作時(shí)間總和TPL、TPR，依據(jù)如下規(guī)則，尋找能夠添加OSl中空閑時(shí)間窗中的任務(wù)或任務(wù)組合；規(guī)則一若TPL大于裝配節(jié)拍，則L型任務(wù)優(yōu)先于E型即左、右邊均可操作任務(wù)；規(guī)則二 若IPR大于裝配節(jié)拍，則R型任務(wù)優(yōu)先于E型任務(wù)；規(guī)則三若TPL和IPR都大于節(jié)拍，或者TPL和IPR都小于節(jié)拍，則優(yōu)先選擇“負(fù)荷最大”的任務(wù)組合；9)利用分支定界方法求解子問題G3剩余任務(wù)的最優(yōu)分配方案0S3，子問題的裝配線長(zhǎng)度為PNR ；10)依據(jù)裝配任務(wù)的先序約束，將0S3插入到主分配方能中，從而得到工程機(jī)械產(chǎn)品的裝配線較優(yōu)分配方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高工程機(jī)械產(chǎn)品的裝配線效率的方法，其特征在于步驟 1)中，依據(jù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)-通用分析系統(tǒng)MTM-UAS方法將每個(gè)裝配任務(wù)分解為標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作，測(cè)量各標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作完成所需的時(shí)間，然后相加得到各裝配的操作時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高工程機(jī)械產(chǎn)品的裝配線效率的方法，其特征在于步驟 10)所得裝配線長(zhǎng)度的最大可能誤差PME，PME=EL+PNR，最大可能誤差表明裝配線接近最優(yōu)方案的程度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種提高工程機(jī)械產(chǎn)品的裝配線效率的方法，該方法用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間通用分析法測(cè)量各裝配任務(wù)的操作時(shí)間，并從產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)中導(dǎo)出產(chǎn)品的裝配工藝；然后，計(jì)算各裝配任務(wù)的先序和后序數(shù)量，將工程機(jī)械產(chǎn)品的大規(guī)模裝配任務(wù)分配問題分解為小規(guī)模的子問題，利用分支定界方法求解子問題的最優(yōu)分配方案，組合、調(diào)整子問題的最優(yōu)分配方案，得到原裝配任務(wù)分配問題的較優(yōu)分配，并估算分解產(chǎn)生的誤差。本發(fā)明能夠綜合考慮節(jié)拍、工藝順序和裝配任務(wù)操作邊等約束，在給定節(jié)拍或產(chǎn)量的要求下，有效控制誤差，規(guī)劃最短的裝配線，從而提高制造資源利用率，降低產(chǎn)品制造成本。
文檔編號(hào)G06Q10/00GK102402722SQ20111029876
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者胡小鋒 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)