本發(fā)明屬于拖拉機混流裝配生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種多品種小批量混流裝配線的總裝生產(chǎn)排序方法及裝置。

背景技術(shù)：

拖拉機是一種在復雜工況下的非道路作業(yè)機械。拖拉機為農(nóng)機裝備典型產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術(shù)先進程度直接關(guān)系到我國農(nóng)機乃至農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的國際競爭力。拖拉機混流裝配生產(chǎn)，是為滿足客戶個性化需求，將裝配工藝相似而機型不相同的產(chǎn)品在一條生產(chǎn)線上進行裝配，實現(xiàn)生產(chǎn)的低成本、高質(zhì)量和高效率的柔性化生產(chǎn)方式，包括產(chǎn)品總裝生產(chǎn)和分裝生產(chǎn)。當前拖拉機總裝生產(chǎn)具有多品種定制化、淡旺季不均衡等特征，由此導致的制造復雜問題是產(chǎn)品機型多、結(jié)構(gòu)復雜，生產(chǎn)計劃穩(wěn)定性差、變動頻繁，生產(chǎn)組織難度大，由于拉機與汽車相比具有很大的差異性和復雜性，其生產(chǎn)方式不能完全復制。當前我國拖拉機乃至農(nóng)機產(chǎn)品生產(chǎn)方式和制造水平與國際先進水平相比有很大差距，因此針對拖拉機生產(chǎn)特征研究混流裝配總裝生產(chǎn)優(yōu)化與排序方法，具有一定的挑戰(zhàn)性和緊迫性，從而直接影響拖拉機的生產(chǎn)效率和效益。

現(xiàn)有技術(shù)中對拖拉機的總裝生產(chǎn)只考慮了交貨期，保證產(chǎn)品按期交付給客戶，未考慮總裝生產(chǎn)的產(chǎn)品均衡性，造成在總裝生產(chǎn)時，拖拉機機型不相同的產(chǎn)品在不同的生產(chǎn)線生產(chǎn)，由于只考慮某種機型產(chǎn)品的交貨期，而對該種機型產(chǎn)品一直生產(chǎn)，忽略了對其他機型產(chǎn)品的生產(chǎn)，而造成其他機型產(chǎn)品的生產(chǎn)線停掉，影響整個系列機型產(chǎn)品的產(chǎn)量，造成總裝生產(chǎn)效率降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多品種小批量混流裝配線的總裝生產(chǎn)排序方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中拖拉機總裝生產(chǎn)未考慮各機型產(chǎn)品的均衡化生產(chǎn)導致拖拉機總裝生產(chǎn)效率低的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

1、一種多品種小批量混流裝配線的總裝生產(chǎn)排序方法，步驟如下：

1)獲取計劃總需求量Q、生產(chǎn)周期T、每天產(chǎn)量Q_t、交貨期d_i、機型系列K及其數(shù)量q_k；

2)按照交貨期的時間順序進行排序，使產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)先級為：交貨期“特急”、交貨期“急”、其他交貨期要求；

3)對交貨期無要求的機型進行均衡化排序，按各系列機型需求的比例分配原則，由各系列機型產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)順序確定各個機型在T天內(nèi)每天順序計劃排產(chǎn)數(shù)量。

進一步地，若遇到插單或撤單時，進行計劃實時性排序，重新對交貨期優(yōu)先排序和生產(chǎn)均衡性排序，最終確定總裝生產(chǎn)的機型產(chǎn)品排產(chǎn)數(shù)量。

進一步地，步驟2)中按照交貨期的時間順序進行排序時，建立的交貨期目標函數(shù)為：

其中，p_i表示第i種機型產(chǎn)品，i表示產(chǎn)品機型型號，n表示機型產(chǎn)品種類，Rules表示規(guī)約約束集，Seque表示進行排序，Eu表示交貨期特急，u表示交貨期急，Other表示其他交貨期要求。

進一步地，步驟3)中按照生產(chǎn)均衡性排序時，建立的生產(chǎn)均衡性目標函數(shù)為：

q_it表示第t天第i種機型產(chǎn)品的排產(chǎn)量，K表示機型系列，q_kt表示第t天第K系列機型排產(chǎn)數(shù)量。

進一步地，若遇到插單或撤單時，建立的計劃實時性目標函數(shù)為：

Rules_realtime::＝RSeque{q_i1,...,q_it,...,q_iT},i∈n

q_it表示第t天第i種機型產(chǎn)品的排產(chǎn)量。

進一步地，以產(chǎn)能約束條件對生產(chǎn)均衡性進行約束，所述產(chǎn)能約束條件為：

其中，Q_t表示第t天最大日產(chǎn)量，q_it表示第t天第i種機型產(chǎn)品的排產(chǎn)量。

進一步地，以交貨準時性約束條件對交貨期進行約束，所述交貨準時性約束條件為：

t_oi+t_i+ζ≤d_i

其中，t_oi表示第i種機型總裝上線時間，t_i表示總裝生產(chǎn)周期，ζ表示總裝隨機因素的寬放時間，d_i表示產(chǎn)品交貨期。

本發(fā)明還提供了一種多品種小批量混流裝配線的總裝生產(chǎn)排序裝置，包括如下單元：

參數(shù)獲取單元：用于獲取計劃總需求量Q、生產(chǎn)周期T、每天產(chǎn)量Q_t、交貨期d_i、機型系列K及其數(shù)量q_k；

交貨期排序單元：用于按照交貨期的時間順序進行排序，使產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)先級為：交貨期“特急”、交貨期“急”、其他交貨期要求；

均衡化排序單元：用于對交貨期無要求的機型進行均衡化排序，按各系列機型需求的比例分配原則，由各系列機型產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)順序確定各個機型在T天內(nèi)每天順序計劃排產(chǎn)數(shù)量。

進一步地，還包括用于若遇到插單或撤單時，進行計劃實時性排序，重新對交貨期優(yōu)先排序和生產(chǎn)均衡性排序，最終確定總裝生產(chǎn)的機型產(chǎn)品排產(chǎn)數(shù)量。

進一步地，交貨期排序單元按照交貨期的時間順序進行排序時，建立的交貨期目標函數(shù)為：

其中，p_i表示第i種機型產(chǎn)品，i表示產(chǎn)品機型型號，n表示機型產(chǎn)品種類，Rules表示規(guī)約約束集，Seque表示進行排序，Eu表示交貨期特急，u表示交貨期急，Other表示其他交貨期要求。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的一種多品種小批量混流裝配線的總裝生產(chǎn)排序方法，以準時交貨、均衡生產(chǎn)和計劃實時調(diào)整為優(yōu)化目標，首先對交貨期“特急”的產(chǎn)品排序，然后對交貨期“急”的產(chǎn)品排序，最后對其他交貨期要求的產(chǎn)品排序，按各系列機型需求的比例分配原則，由各系列機型產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)順序確定各個機型在T天內(nèi)每天順序計劃排產(chǎn)數(shù)量，使各機型產(chǎn)品按照排序計劃進行生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，滿足了拖拉機總裝生產(chǎn)的裝配需求，實現(xiàn)了混流裝配生產(chǎn)的精益化、信息化和自動化，為提高拖拉機混流裝配生產(chǎn)效率和效益提供了有效的方案。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的拖拉機混流裝配總裝生產(chǎn)優(yōu)化算法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的說明：

本發(fā)明的一種多品種小批量混流裝配線的總裝生產(chǎn)排序方法的實施例：

一種多品種小批量混流裝配線的總裝生產(chǎn)排序方法包括如下步驟：

以總裝生產(chǎn)線產(chǎn)能、總裝交貨準時性為約束條件建立總裝生產(chǎn)目標函數(shù)，以GAS表示總裝，總裝生產(chǎn)優(yōu)化目標包括交貨期、生產(chǎn)均衡性、計劃實時性的子目標：

準時交貨：是制造企業(yè)參與市場競爭、贏得訂單、提高企業(yè)核心競爭力的重要因素之一。該指標反映了企業(yè)對客戶需求的快速響應能力。生產(chǎn)優(yōu)化的首要任務是保證準時準量交貨。具體優(yōu)化排序規(guī)則是客戶需求交貨期“特急”的產(chǎn)品先排，“急”的其次，最后排交貨期無要求的產(chǎn)品，達到交貨期優(yōu)先的目標。

均衡生產(chǎn)：指由于機型配置不同，生產(chǎn)裝配復雜性也不同，生產(chǎn)優(yōu)化要考慮到機型裝配難易程度，保證裝配時間及勞動負荷均衡。具體優(yōu)化排序規(guī)則是不同系列產(chǎn)品難易混搭，保證每日裝配的數(shù)量、品種及難易程度的均衡性。拖拉機裝配生產(chǎn)主要從數(shù)量均衡、品種均衡、負荷均衡三個方面實現(xiàn)均衡化生產(chǎn)。

計劃實時性：指為了滿足客戶個性化定制需求，并能夠?qū)ζ渥龀隹焖夙憫?，在出現(xiàn)拖拉機生產(chǎn)插單或撤單事件時，利用信息技術(shù)做到生產(chǎn)計劃及時調(diào)整，保證總裝和分裝計劃的動態(tài)實時性。具體優(yōu)化排序規(guī)則是若有插單或撤單時，實時進行計劃重新排序，保證計劃的實時性和共享性。

交貨期、生產(chǎn)均衡性、計劃實時性的子目標，建立總裝生產(chǎn)目標函數(shù)，該總裝生產(chǎn)目標函數(shù)為：

GAS::＝{Dely，Equi，Realtime}

其中，Dely表示交貨期，Equi表示生產(chǎn)均衡性，Realtime表示計劃實時性。

其中，交貨期子目標函數(shù)、生產(chǎn)均衡性子目標函數(shù)、計劃實時性子目標函數(shù)分別為：

Rules_realtime::＝RSeque{q_i1,...,q_it,...,q_iT},i∈n

對交貨期子目標函數(shù)的優(yōu)化：對交貨期“特急”的產(chǎn)品排序，然后對交貨期“急”的產(chǎn)品排序，最后對其他交貨期要求的產(chǎn)品排序，其中，p_i表示第i種機型產(chǎn)品，i表示產(chǎn)品機型型號，n表示機型產(chǎn)品種類，Rules表示規(guī)約約束集，Seque表示進行排序，Eu表示交貨期特急，u表示交貨期急，Other表示其他交貨期要求。

對生產(chǎn)均衡性子目標函數(shù)的優(yōu)化：對交貨期無要求的機型進行均衡化排序，按各系列機型需求的比例確定各系列機型每天所排數(shù)量，并按產(chǎn)品裝配難易程度排序，先易后難，即按照產(chǎn)品功率從小到大排序，最后得到各個機型在T天內(nèi)每天順序計劃排產(chǎn)數(shù)量，即工人在總裝生產(chǎn)時，先生產(chǎn)功率小的產(chǎn)品，然后生產(chǎn)功率大的產(chǎn)品，慢慢適應生產(chǎn)的勞動強度，以防止在剛開始總裝生產(chǎn)時就產(chǎn)生疲勞。q_it表示第t天第i種機型產(chǎn)品的排產(chǎn)量，K表示機型系列，q_kt表示第t天第K系列機型排產(chǎn)數(shù)量。

對計劃實時性子目標函數(shù)的優(yōu)化：若第t天內(nèi)有插單或撤單時，實時進行計劃重新排序，滿足計劃的實時性。

產(chǎn)能約束條件、交貨準時性約束條件分別為：

t_oi+t_i+ζ≤d_i

其中，Q_t表示第t天最大日產(chǎn)量，t_oi表示第i種機型總裝上線時間，t_i表示總裝生產(chǎn)周期，ζ表示總裝隨機因素的寬放時間，d_i表示產(chǎn)品交貨期。

各系列機型排產(chǎn)數(shù)量q_kt表示為：

其中，q_k表示第K系列機型產(chǎn)品產(chǎn)量，Q表示每次計劃總產(chǎn)量。

總裝生產(chǎn)排序優(yōu)化算法流程為：

基于上述目標函數(shù)與各個子目標函數(shù)，首先針對交貨期優(yōu)先的子目標，采用BS(Bubble Sort)自動排序算法；其次計算各系列機型比例，確定每天應排的數(shù)量及順序，實現(xiàn)均衡性子目標；再次當有插單或撤單時，將插單撤單計劃合并到MPS中，重新進行排序，如圖1所示，具體的包括以下步驟：

1、參數(shù)輸入：制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacturing Execution Syetem)平臺輸入主生產(chǎn)計劃MPS(Master Production Schedule)，獲得相關(guān)參數(shù)計劃總需求量Q、生產(chǎn)周期T、每天產(chǎn)量Q_t、交貨期d_i、機型系列K及其數(shù)量q_k、機型產(chǎn)品種類n及其部件數(shù)m、寬放時間ξ等。

2、交貨期優(yōu)先排序：設(shè)計BS算法進行初步排序，令l＝1，比較相鄰兩行計劃交貨期，如果第二行計劃交貨期比第一行緊急即t_l＜t_l+1，就交換這兩個計劃，對每一對相鄰計劃做同樣工作，直到?jīng)]有任何一對計劃的交貨期需要比較。l＝l+1，循環(huán)直至l＝N結(jié)束，輸出初步排序結(jié)果。

3、均衡性排序：在步驟2初步排序基礎(chǔ)上，按各系列機型比例確定各系列每天所排數(shù)量q_kt＝Q_t×q_k/Q，并按產(chǎn)品裝配難易程度排序，先易后難，即按照功率從小到大排序，自動搜索排列各機型的數(shù)量及順序，并按照約束條件t_oi+t_i+ζ≤d_i驗證，通過后輸出最終排序結(jié)果。

4、計劃實時性排序：在步驟3基礎(chǔ)上，當遇到插單或撤單時，重新進行步驟1到步驟3的排序，輸出實時的總裝順序計劃Seque{q_i1,...,q_it,...,q_iT},i∈n，并滾動運行Rolling。

上述步驟依據(jù)拖拉機生產(chǎn)特征，以準時交貨、均衡生產(chǎn)和計劃實時性為優(yōu)化目標，建立了總裝與分裝生產(chǎn)的組合優(yōu)化模型，基于MES平臺，采用BS算法，通過計算機編程設(shè)計混流裝配生產(chǎn)的自動排序啟發(fā)式算法(Final assembly-automatic sequencingheuristic algorithm,FA-ASHA)實現(xiàn)拖拉機混流裝配生產(chǎn)計劃的精益化、信息化和自動化。

本發(fā)明還提供了一種多品種小批量混流裝配的總裝生產(chǎn)排序裝置，該裝置包括參數(shù)獲取單元、交貨期排序單元及均衡化排序單元。其中參數(shù)獲取單元用于獲取計劃總需求量Q、生產(chǎn)周期T、每天產(chǎn)量Q_t、交貨期d_i、機型系列K及其數(shù)量q_k；交貨期排序單元用于按照交貨期的時間順序進行排序，使產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)先級為：交貨期“特急”、交貨期“急”、其他交貨期要求；均衡化排序單元用于對交貨期無要求的機型進行均衡化排序，各系列機型成比例分配的原則，由各系列機型數(shù)量及順序確定各個機型在T天內(nèi)每天順序計劃排產(chǎn)數(shù)量。

上述總裝生產(chǎn)裝置作為一種軟件構(gòu)架，其中的各單元是與上述生產(chǎn)方法的步驟1-4相對應的進程或程序。因此，不再對該生產(chǎn)裝置進行詳細說明。

上述總裝生產(chǎn)裝置作為一種程序，在拖拉機生產(chǎn)系統(tǒng)中運行，能夠提高拖拉機總裝生產(chǎn)效率。

下面以某拖拉機裝配企業(yè)為例，該企業(yè)目前執(zhí)行裝配生產(chǎn)“三天計劃”，產(chǎn)品機型系列共有X或Y兩驅(qū)小馬力系列、四驅(qū)小馬力系列、兩驅(qū)大馬力、四驅(qū)大馬力以及G系列等五大系列，日生產(chǎn)能力為80臺。以某3天計劃為例，ERP系統(tǒng)傳遞到MFS系統(tǒng)的主生產(chǎn)計劃量為240臺，主生產(chǎn)計劃(MPS)如表1所示，任務是如何進行分裝裝配生產(chǎn)優(yōu)化排序。

表1主生產(chǎn)計劃(MPS)

應用自動排序啟發(fā)式算法(ASHA)，采用Java編程技術(shù)，在現(xiàn)有MES基礎(chǔ)上，設(shè)計自動優(yōu)化算法軟件程序。MPS數(shù)據(jù)導入MPS主生產(chǎn)計劃，提取日產(chǎn)量、開始日期、機型系列、各分裝部件等參數(shù)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，即Q＝240，Q_t＝80，T＝3，K＝5，ζ＝0.10。系統(tǒng)即可自動運行，輸出裝配生產(chǎn)優(yōu)化順序計劃。

從MES平臺輸出的裝配生產(chǎn)順序計劃，成為企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行的指令文件，滿足了交貨期、生產(chǎn)均衡性和計劃實時性的多目標組合優(yōu)化要求。

以上給出了本發(fā)明涉及的具體實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。在本發(fā)明給出的思路下，采用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術(shù)手段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應技術(shù)手段基本相同、實現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對上述實施例進行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。