[发明专利]基于缓冲区容量和工序节拍的生产线优化方法及装置

说明书

本申请公开了一种基于缓冲区容量和工序节拍的生产线优化方法及装置，该生产线优化方法包括：构建生产线仿真模型；确定瓶颈工序；根据生产线平衡率与各工序节拍之间的关系匹配各工序节拍；在瓶颈工序前后设置缓冲区形成工序优化关键段，计算缓冲区容量的最佳容量值。通过构建生产线仿真模型并结合工序节拍优化和缓冲区容量优化，消除影响生产效率的各种条件对生产线效率的影响，能够有效提高生产线效率。此外，本发明通过改进流程控制的方法来提高生产线的生产效率，不需要对现有生产线设备进行大的硬件改造，优化改造成本低，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于自动化生产线技术领域，涉及一种基于缓冲区容量和工序节拍的生产线优化方法及装置。

背景技术

工业自动化生产线在自动化工厂中具有重要的意义，一个良好的自动化生产线不仅能够提高生产效率增加产品效益还能够减少生产成本。当前已有的众多自动化生产线依然存在设备利用率、生产效率低，生产物流堵塞的问题，这些问题制约着企业自动化生产的进一步发展。在日益激烈的市场竞争环境下，拥有一套更加优秀的自动化生产线，会提高生产效率、降低生产成本，在市场竞争中占有更好的优势地位。

现有自动化生产线优化方法，通常采用以下两种方式：1)通过改变决策参数、增加设备数量、综合调整统一加工时间分布对自动化产线做了优化。2)通过改变生产线节拍，把生产线上工位的闲置时间与超载时间之和控制到最小，从而使工位利用率达到最大化。以上两种生产线优化方法提高了生产线的生产效率，但未考虑设备故障、人员操作时间变化等原因对生产线的影响，仍存在优化后生产线效率提高有限等问题。

针对生产线中设备故障、人员操作时间变化等可能影响生产线效率的问题，逐渐发展出现了基于缓冲区容量的生产线优化方法，其根据两级串行生产线可用度与缓冲区容量之间的关系来计算两级间缓冲区容量。现有的计算缓冲区容量的方法给出了一种串行生产线可用度与缓冲区容量之间的关系：

其中，A为两级串行生产线的可用度；λ₁，λ₂分别为两级串行生产线前后两台设备的故障率；μ₁，μ₂分别为两级串行生产线前后两台设备的修复率；ω₁，ω₂分别为两级串行生产线前后两台设备的生产率；k为两级串行生产线中的缓冲区的容量。然而，上述计算缓冲区容量的方法较为复杂。多参数导致计算精度受限、计算量较大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种结合生产线各工序节拍和缓冲区容量优化的优点，适用于自动化生产线实际工况条件，并能大幅提高自动化生产线效率的基于缓冲区容量和节拍的自动化生产线优化方法及装置。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种基于缓冲区容量和工序节拍的生产线优化方法，包括如下步骤：

1)构建生产线仿真模型，将生产线的生产约束和生产参数代入仿真模型；

2)按照生产线的生产计划与生产班次设置仿真运行的生产参数并运行仿真模型，根据生产线平衡率确定瓶颈工序；

3)根据生产线平衡率与各工序节拍之间的关系匹配各工序节拍；

4)在所述瓶颈工序前后设置缓冲区形成工序优化关键段，根据工序优化关键段前后两台设备的故障率λ_i，λ_i+1和工序优化关键段前后两台设备的生产率ω_i，ω_i+1，确定工序优化关键段的可用度A和工序优化关键段中的缓冲区容量K的函数关系，进而得出工序优化关键段中的缓冲区容量K的最佳容量值。

可选的，所述生产线优化方法还包括将步骤3)与步骤4)优化后工序节拍与缓冲区容量代入仿真模型，根据仿真结果对仿真模型的瓶颈工序和缓冲区容量进行修改。