一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法与流程

技术特征：

1.一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法的步骤如下：

1)收集生产线运行数据；

2)划分生产线的产能波动等级；

3)处理生产线运行数据并绘制直方图；

4)评价生产线的产能波动过程；

5)评价生产线产能波动过程的影响度；

6)应用生产线产能波动过程及其影响度的评价结果制定具体生产组织计划。

2.按照权利要求1所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的收集生产线运行数据是指：

1)记录生产线上产出的所有合格品的下线时刻：

记录离散型生产线上产出的所有合格品的下线时刻t，对于已投产的生产线和仍处于设计阶段尚未建成的生产线，生产组织人员可以分别通过以下两种方式获取生产线运行数据：

(1)跟踪记录现场数据：

对于已投产的生产线，生产组织者可以跟踪生产线的现场运行情况，依次记录生产线上所有合格品的下线时刻t；

(2)先建立仿真模型再运行仿真模型并记录仿真数据：

对于仍处于设计阶段尚未建成的生产线，生产组织者依据生产线的设计参数即生产线上工位数，各工位内的设备数，各工位内设备间的串、并联组织形式，各设备的操作时间、故障率、修复率和可用度，生产线上缓存区的位置和容量设置以及生产线上各设备间的物料转移策略，利用Plant Simulation仿真软件建立生产线仿真模型，通过运行生产线仿真模型依次记录所有合格品的下线时刻t；

2)计算生产线上产出每件合格品的间隔时间：

将所记录的生产线上产出的所有合格品的下线时刻t利用公式(1)进行计算，获得生产线上每件合格品的产出间隔时间：

Δt＝t_n-1-t_n n＝1,2,3……； (1)

Δt：每件合格品的产出间隔时间，以下称为单件产出间隔时间，单位：小时；

t_n：生产线产出第n件合格品的时刻，单位：小时；

n：生产线产出合格品的编号。

3.按照权利要求1所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的划分生产线的产能波动等级是指：

生产线处于稳态无故障运行时，单件产出间隔时间应为定值T₀，或者在T₀上下出现微小浮动，当其值偏离T₀较大时，即认为生产线的生产能力出现波动，为表示产能的波动程度，本发明将生产线的单件产出间隔时间Δt划分为6个区段，每个区段标记为一个产能波动等级，具体划分标准如下：

1)零级波动的划分标准：

单件产出间隔时间Δt小于生产线消化即加工完一个转运单位的产品所需的时间，

Δt＜T₀×C (2)

Δt：每件合格品的产出间隔时间，以下称为单件产出间隔时间，单位：小时；

T₀：生产线处于稳态无故障运行时的平均产出间隔时间，单位：小时；

C：一个转运单位的容量；

此时认为生产线处于正常无波动生产状态，故将此区段标定为零级波动；

2)一级波动的划分标准：

单件产出间隔时间Δt大于等于生产线消化一个转运单位的产品所需的时间，且小于生产线完全消化生产线上最小缓存区内所有在制品所需的时间，

T₀×C≤Δt＜T₀×B_min (3)

B_min：生产线上所有缓存区中容量最小的缓存区的容量；

通常认为这种情况为较常发生的停产，对生产组织过程造成的影响程度较小；

3)二级波动的划分标准：

单件产出间隔时间Δt大于等于生产线完全消化生产线上最小缓存区内所有在制品所需的时间，且小于等于其完全消化生产线上最大缓存区内所有在制品所需的时间，

T₀×B_min≤Δt＜T₀×B_max (4)

B_max：生产线上所有缓存区中容量最大的缓存区的容量；

通常认为二级波动对生产组织过程造成一定的影响，如排除生产故障时除涉及线上工作人员外还需涉及设备管理、维修部门的协助；

4)三级波动的划分标准：

单件产出间隔时间Δt大于等于生产线完全消化生产线上最大缓存区内所有在制品所需的时间，且小于等于其完全消化生产线上最大缓存区内所有在制品数的两倍所需的时间，

T₀×B_max≤Δt＜T₀×(2×B_max) (5)

通常认为三级波动对生产组织过程造成的影响程度高，此级波动对生产组织过程造成的影响除二级波动所提到的方面外，还会导致库存水平调整、产品保养成本升高这类相对严重的问题；

5)四级波动的划分标准：

单件产出间隔时间Δt大于等于生产线完全消化生产线上最大缓存区内所有在制品数的两倍所需的时间，且小于等于其完全消化生产线上最大缓存区内所有在制品数的三倍所需的时间，

T₀×(2×B_max)≤Δt＜T₀×(3×B_max) (6)

生产线发生较长时间停产，四级波动的发生往往需要设备厂家协助排查故障，同时车间需要及时调整库存以保证按时完成任务，此时对生产组织工作造成较大影响；

6)五级波动的划分标准：

单件产出间隔时间Δt大于等于生产线完全消化生产线上最大缓存区内所有在制品数的三倍所需的时间，

Δt≥T₀×(3×B_max) (7)

此时认为生产线发生严重故障，整条生产线需要停产排查。

4.按照权利要求1所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的处理生产线运行数据并绘制直方图是指：

将划分生产线的产能波动等级步骤得到的各级产能波动数据进行统计处理，计算各级波动的发生频率及其每次发生的间隔时间，并绘制各级波动发生间隔时间的概率密度直方图和累积分布直方图：

1)统计各级波动发生的频次N_i，并利用公式(8)计算各级波动发生的频率：

$k_i=\frac{N_i}{N},i=1,2...5---\left(8\right)$

k_i：i级波动的发生频率；

N_i：i级波动的发生频次；

N：生产线运行时间内发生的单件产出间隔时间总数，即生产线产出的合格品总数；

2)统计各级波动发生的间隔时间：

统计各级波动发生的间隔时间，即除零级波动外的各级波动内部每次发生时刻的时间间隔，如：第一次发生一级波动的时刻和第二次发生一级波动的时刻的时间差，计算公式为公式(9)：

TBL_i(j)＝t_i(j+1)-t_i(j) i＝1,2…5 (9)

TBL_i(j)：i级波动的第j个间隔时间，单位：小时；

t_i(j)：第j次发生i级波动的时刻，单位：小时；

3)绘制各级波动发生间隔时间的概率密度直方图和累积分布直方图：

(1)将各级波动发生间隔时间的统计结果进行分组统计：利用斯特奇斯公式计算分组数目和组距，统计各组内发生该等级波动的频次和频率；

(2)将上述统计结果绘制成各级波动发生间隔时间的概率密度直方图和累积分布直方图。

5.按照权利要求1所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的评价生产线的产能波动过程是指：

1)拟合各级波动发生间隔时间的概率分布函数f_i(t)，步骤如下：

(1)识别候选分布：

根据各级波动发生间隔时间的概率密度直方图和累积分布直方图估计各级波动发生间隔时间服从的分布形式；

(2)采用最小二乘法针对所有候选分布进行参数估计，并使用相关系数检验法检验参数正确性,要求显著性水平α＝0.05，最终确定各级波动发生间隔时间的概率密度函数f_i(t)；

2)绘制各级波动发生间隔时间的概率分布图：

绘制各级波动发生间隔时间的概率密度分布函数的曲线，生产组织者根据该分布曲线对生产线的各级产能波动出现的时间间隔分布情况产生直观认识；

3)利用公式(10)计算各个波动等级发生的平均间隔时间MTBL_i，将其作为生产线产能波动过程的定量评价指标：

${\mathrm{MTBL}}_i={\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{f}_i\left(t\right)\×tdt,i=1,2...5---\left(10\right)$

MTBL_i：i级波动发生的平均间隔时间，单位：小时；

f_i(t)：i级波动发生间隔时间所服从的概率分布函数。

6.按照权利要求1所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的评价生产线产能波动过程的影响度是指：

1)评价生产线各级产能波动对企业内部生产组织工作的影响度IPO_i：

由于生产组织人员制定生产调度和生产线维护的计划时需要考虑各级波动对生产组织工作的不同影响程度，从而确定开展生产组织工作的优先顺序，因此本发明提出利用公式(11)计算各级波动对企业内部生产组织工作的影响度IPO_i，这里主要考虑了各级波动的波动程度、重要程度和发生频率对生产组织工作产生的影响：

${\mathrm{IPO}}_i={\mathrm{\ϵ}}_{L_i}\×{\mathrm{\θ}}_i\×k_i,i=1,2...5---\left(11\right)$

IPO_i：i级波动对企业内部生产组织工作的影响度；

i级波动重要度参数；

θ_i：i级波动的波动程度，取i级波动所对应的停产区间的中值，量纲为1；

k_i：i级波动的发生频率；

2)评价生产线产能波动过程对企业订单交货期的影响度IDT。

7.按照权利要求6所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的i级波动的重要度参数的具体获得步骤为：

1)选择至少3名企业内部经验丰富的生产组织工作者对各级波动的发生对产品调度、人员调度、库存管理、交货期和生产成本的影响程度进行评价，求各因素的评价结果的平均值，得到各级产能波动对上述各因素的影响度的评价值s_1i、s_2i、s_3i、s_4i、s_5i；

2)管理者根据企业实际生产组织情况确定各影响因素的权重ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅；

3)根据公式(12)计算各级波动初始重要度参数

s_1i：i级波动的发生对产品调度的影响程度；ω₁：产品调度因子的权重；

s_2i：i级波动的发生对人员调度的影响程度；ω₂：人员调度因子的权重；

s_3i：i级波动的发生对库存管理的影响程度；ω₃：库存管理因子的权重；

s_4i：i级波动的发生对交货期的影响程度；ω₄：交货期因子的权重；

s_5i：i级波动的发生对生产成本的影响程度；ω₅：生产成本因子的权重；

4)由于公式中参数k_i的数量级通常为10^-4，所以利用公式(13)对公式(12)中的各级波动初始重要度参数进行标准化处理得到各级波动重要度参数

${\mathrm{\ϵ}}_{L_i}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{L_{i}0}}{\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{\mathrm{\ϵ}}_{L_{i}0}}\×{10}^3---\left(13\right)$

式中：级波动重要度参数；级波动初始重要度参数。

8.按照权利要求6所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的评价生产线产能波动过程对企业订单交货期的影响度IDT是指：

依据划分生产线的产能波动等级与处理生产线运行数据并绘制直方图步骤中各级产能波动的统计结果计算生产线波动过程对企业订单交货期的影响度IDT，公式为(14):

$IDT=\frac{T_0+\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}(k_i\×{\mathrm{TTR}}_i)}{T_0}---\left(14\right)$

IDT：生产线波动过程对企业订单交货期的影响度；

T₀：生产线处于稳态无故障运行时的平均产出间隔时间，单位：小时；

k_i：i级波动的发生频率；

TTR_i：i级波动所对应的停产区间的中值，单位：小时。

9.按照权利要求1所述的一种离散型生产线产能波动过程及其影响度评价方法,其特征在于，所述的应用生产线产能波动过程及其影响度的评价结果制定具体生产组织计划是指：

1)在制定生产调度方案和生产线维护计划时，管理人员应综合考虑各级产能波动发生的间隔时间MTBL_i和各级产能波动对企业生产组织工作的影响度IPO_i，以明确各级波动可能的发生时刻及其重要程度，从而确定生产组织工作的优先级，进而制定出更加切合生产线实际运行情况且符合企业生产效益的生产组织方案；

2)在制定生产计划时，管理人员可以依据产能波动性对企业对外部交货期的影响度指标IDT，结合公式(15)计算得到订单的最佳交货期DT：

DT＝Q×T₀×IDT (15)

DT：订单的最佳交货期，单位：小时；

Q：生产线生产的合格品总数，制定生产计划时应代入计划生产的合格品数；

T₀：生产线处于稳态无故障运行时的平均产出间隔时间，单位：小时；

IDT：生产线波动过程对企业订单交货期的影响度。