[发明专利]一种考虑复杂度的装配线平衡方法

说明书

本发明涉及一种考虑复杂度的装配线平衡方法，用以获取装配线中各作业元素在各工作站中的分配方案，该方法包括以下步骤：1)定义作业元素复杂度和工作站复杂度；2)获取多目标优化模型的约束条件，并根据作业元素复杂度和工作站复杂度，以平衡率最大和工作站复杂度均衡指数最小为目标建立多目标优化模型；3)采用遗传算法对多目标优化模型进行求解，得到最优的分配方案。与现有技术相比，本发明具有均衡工作站作业时间的同时，均衡各工作站复杂度，避免不确定性因素累积而导致装配线平衡失效，提高装配线平衡方案鲁棒性等优点。

技术领域

本发明涉及自动化生产线技术领域，尤其是涉及一种考虑复杂度的装配线平衡方法。

背景技术

装配线平衡是实现一种劳动生产率、设备利用率和满足市场需求三者间平衡的过程，是指对给定的传输速度和作业总量，如何尽可能均衡地将装配作业分配给沿线各工作站，而又不违反各作业元素执行先后顺序的限制，并保证各工作站的总作业时间不超过规定的周期。生产线平衡的评价指标大多是以各工作站的装配时间为出发点进行的研究，其目的多是最大化生产线的工作效率。但由于作业元素的作业时间是一个理想的静态值，没有考虑装配过程中的复杂性特征，无法应对由不确定性因素造成的平衡失效。在实际的生产环境中，装配作业元素的作业时间会受不确定性因素的影响，工作站的作业时间也会受不确定性因素影响呈现一定的概率分布。影响各工作站装配作业的因素包括操作失误、产品缺陷、设备故障等不确定性因素。因此，度量装配过程中的复杂性特征，优化控制复杂性特征对装配线平衡方案的影响至为重要。

作业时间不确定性、设备故障不确定性、维修时间不确定性等复杂性特征将导致装配线失去平衡，在确定条件下进行的优化工作失去作用。设备故障、零件缺陷、操作失误等因素导致的产品不合格下线，将使下游工作站出现等待。如果同一工作站出现不合格下线的几率偏大，将引起后续工作站延迟的连锁反应。复杂度高的工作站出现产品不合格下线的概率更高。若干复杂的作业元素分配到一个工作站，尽管节拍平衡，但负担仍然很重。因此分析装配过程中的复杂性特征，提出装配过程复杂性测度方法，平衡各工作站之间的复杂度不均衡性，能够降低生产中常见突发事件和生产扰动对正常生产流程的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑复杂度的装配线平衡方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种考虑复杂度的装配线平衡方法，用以获取装配线中各作业元素在各工作站中的分配方案，该方法包括以下步骤：

1)定义作业元素复杂度和工作站复杂度；

2)获取多目标优化模型的约束条件，并根据作业元素复杂度和工作站复杂度，以平衡率最大和工作站复杂度均衡指数最小为目标建立多目标优化模型；

3)采用遗传算法对多目标优化模型进行求解，并对相应求解策略进行改进，得到最优的分配方案。

所述的步骤1)中，根据信息熵理论，以作业元素失误率定义作业元素复杂度，作业元素复杂度的表达式为：

h_i＝-P(x_i)log_r P(x_i)

考虑装配线的自身结构特点，根据作业元素复杂度定义工作站复杂度，工作站复杂度的表达式为：

其中，i为作业元素编号，h_i为第i个作业元素的复杂度，P(x_i)为第i个作业元素的失误率，r为常数，当r＝2时，复杂度的单位为比特，当r取自然对数时，复杂度的单位为奈特，H_m为第m个工作站的复杂度，m为工作站编号，k_m为第m个工作站包含的作业元素数，x_i为第i个作业元素。