流水线作业编排方法及系统与流程

1.本发明涉及流水线管理技术领域，特别涉及一种流水线作业编排方法，同时，本发明也涉及一种流水线作业编排系统。


背景技术：

2.工时平衡通常被称为作业编排均衡、作业饱和问题，它是生产工艺编排和管理的重要研究内容，使工时最大化的平衡对提高生产效率，减少作业人员数量起着非常重要的作用。
3.以汽车总装流水线为例，现在汽车总装流水线进行工时平衡的方法一般通过多轮次的验证和调整来实现。其通常的过程为投产前编制一版作业分工，试生产和小批量生产时进行人员工时现状统计并进行调配，经过多轮次的调配以期望得到工时平衡的作业编排。但是，汽车总装流水线上往往涉及到2000个作业的排序，上述人工进行总装流水线作业编排的方式，需经过反复调整，导致编排周期较长。
4.而且，由于编排过程中需考虑作业人员尽量少的切换作业工具，减少切换工具造成的时间浪费，同一名作业人员的作业区域尽量靠近，减少走动造成的工时浪费，以及前工位装配的零件不影响后工位零件的装配等因素，也导致很难得到高平衡率(平衡率＝人员实际作业时间/流水线的节拍)的作业排序结果。较低的平衡率低将导致一线作业人员的数量增加，不利于降低生产成本。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种流水线作业编排方法，以能够实现快速作业编排，提高作业编排效率，降低作业编排人员成本。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种流水线作业编排方法，该方法包括：
8.获取待编排的n个作业；
9.对获取的n个作业进行组合，得到所有的作业组合；
10.确定得到的所有作业组合中符合预设要求的作业组合；
11.将符合预设要求的作业组合按照预设优先级原则进行排序；
12.输出排序结果。
13.进一步的，所述对n个作业进行组合，得到所有的作业组合，包括：
14.通过二进制算法对获取的n个作业进行组合，得到2
n-1
个作业组合。
15.进一步的，所述确定所有作业组合中符合预设要求的作业组合，包括：
16.判断各作业组合的作业组合工时tz是否满足80％*t≤tz≤100％*t，其中，tz表示作业组合中各作业工时的和，t表示流水线工时；
17.将满足80％*t≤tz≤100％*t的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
18.进一步的，所述确定所有作业组合中符合预设要求的作业组合，还包括：
19.判断各作业组合中的各作业是否满足预设制约关系，其中，所述预设制约关系至少包括各作业的先后顺序满足装配顺序要求；
20.将同时满足80％*t≤tz≤100％*t和预设制约关系的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
21.进一步的，所述确定所有作业组合中符合预设要求的作业组合，还包括：
22.判断各作业组合中的各作业的作业高度是否相同；
23.将同时满足80％*t≤tz≤100％*t和预设制约关系，且各作业的作业高度相同的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
24.进一步的，所述将符合预设要求的各作业组合按照预设优先级原则进行排序，包括：
25.获取与各作业组合均相关的各关键要素，以及各关键要素的权重，和每个关键要素包含的优先等级；
26.根据各关键要素的权重，以及每个关键要素包含的优先等级，按照由高至低的优先顺序，对各作业组合进行排序。
27.进一步的，所述关键要素至少包括工具使用、连接件使用、作业区域和作业组合工时tz在流水线工时t中的比例；其中：
28.所述工具使用、所述连接件使用、所述作业区域和所述作业组合工时tz在流水线工时t中的比例的权重依次增大；
29.所述工具使用包含的优先等级由高至低至少包括：1级：作业组合中无工具或各作业均用工具且工具相同，2级：部分作业有工具且工具相同，3级：部分作业有工具且工具不同；
30.所述连接件使用包含的优先等级由高至低至少包括：1级：作业组合中无连接件或各作业均用连接件且连接件相同，2级：部分作业有连接件且连接件相同，3级：部分作业有连接件且连接件不同；
31.所述作业区域包含的优先等级由高至低至少包括：1级：作业组合中各作业隶属于同一小作业区域，2级：作业组合中各作业隶属于不同小作业区域但隶属于同一大作业区域，3级：作业组合中各作业隶属于不同大作业区域；
32.所述作业组合工时tz为作业组合中各作业工时的和，且所述作业组合工时tz在流水线工时t中的比例包含的优先等级由高至低至少包括：1级：87％t≤tz≤98％t，2级：98％t＜tz≤100％t，3级：80％t≤tz＜87％t。
33.相对于现有技术，本发明的流水线作业编排方法具有以下优势：
34.本发明所述的流水线作业编排方法，通过对待编排的作业进行组合，得到所有的作业组合，再确定符合预设要求的作业组合，并对符合预设要求的作业组合按照预设优先级原则进行排序，其可按照设计要求，通过计算自动得到不同作业组合的优先级排序，以利于确定最优的作业组合，由此能够实现快速作业编排，提高作业编排效率，并可降低作业编排人员成本，而有着很好的实用性。
35.本发明同时也提出了一种流水线作业编排系统，该系统包括：
36.输入模块，所述输入模块用于获取待编排的n个作业；
37.第一处理模块，所述第一处理模块用于对获取的n个作业进行组合，得到所有的作
业组合；
38.确定模块，所述确定模块用于确定得到的所有作业组合中符合预设要求的作业组合；
39.第二处理模块，所述第二处理模块用于将符合预设要求的作业组合按照预设优先级原则进行排序；
40.输出模块，所述输出模块用于输出排序结果。
41.进一步的，所述第一处理模块通过二进制算法对获取的n个作业进行组合，并得到2
n-1
个作业组合。
42.进一步的，所述确定模块包括第一判断子模块和确定子模块；
43.所述第一判断子模块用于判断各作业组合的作业组合工时tz是否满足80％*t≤tz≤100％*t，其中，tz表示作业组合中各作业工时的和，t表示流水线工时；
44.所述确定子模块用于将满足80％*t≤tz≤100％*t的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
45.进一步的，所述确定模块还包括第二判断子模块；
46.所述第二判断子模块用于判断各作业组合中的各作业是否满足预设制约关系，其中，所述预设制约关系至少包括各作业的先后顺序满足装配顺序要求；
47.所述确定子模块将同时满足80％*t≤tz≤100％*t和预设制约关系的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
48.进一步的，所述确定模块还包括第三判断子模块；
49.所述第三判断子模块用于判断各作业组合中的各作业的作业高度是否相同；
50.所述确定子模块将同时满足80％*t≤tz≤100％*t和预设制约关系，且各作业的作业高度相同的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
51.进一步的，所述第二处理模块包括获取子模块和处理子模块；
52.所述获取子模块用于获取与各作业组合均相关的各关键要素，以及各关键要素的权重，和每个关键要素包含的优先等级；
53.所述处理子模块用于根据各关键要素的权重，以及每个关键要素包含的优先等级，按照由高至低的优先顺序，对各作业组合进行排序
54.相对于现有技术，本发明的流水线作业编排系统具有的优势与上述流水线作业编排方法相同，在此不再赘述。
附图说明
55.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
56.图1为本发明实施例所述的流水线作业编排方法的流程图；
57.图2为获取的a1、a2、a3、a4四个作业的排列组合示意图；
58.图3为本发明实施例所述的确定符合预设要求的作业组合的流程图；
59.图4为本发明实施例所述的对作业组合按照预设优先级原则进行排序的流程图；
60.图5为本发明实施例中作业区域划分示意图；
61.图6为本发明实施例所述的流水线作业编排系统的构成示意图；
62.附图标记说明：
63.100、输入模块；
64.200、第一处理模块；
65.300、确定模块；301、第一判断子模块；302、第二判断子模块；303、第三判断子模块；304、确定子模块；
66.400、第二处理模块；401、获取子模块；402、处理子模块；
67.500、输出模块。
具体实施方式
68.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
69.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
70.此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
71.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
72.实施例一
73.本实施例涉及一种流水线作业编排方法，用于对流水线上的作业进行编排，以实现流水线上工时平衡，并能够实现快速作业编排，提高作业编排效率，且降低作业编排人员成本。
74.其中，本实施例的流水线作业编排方法例如可应用于汽车总装流水线上的作业编排。
75.并且，如图1所示，本实施例的流水线作业编排方法包括如下的步骤：
76.步骤s100、获取待编排的n个作业。
77.在汽车总装流水线中，一个作业通常指完成一项装配工作，完成这项装配工作所用的时间，也即该装配工作所对应的作业的工时。
78.在汽车总装流水线中，因为流水线的节拍一般大于需要编排的单个作业的工时，所以需要将多个作业分配给同一名作业人员，该过程叫做作业组合。本实施例的流水线作业编排方法，便是为了找到分配给同一名作业人员的最优作业组合。
79.一般的，在汽车总装流水线上涉及2000个作业，本实施例的编排方法可在进行编排时获取该2000个作业。不过，鉴于作业人员的岗位是固定的，其通常也在一个固定的地点进行装配作业，故为减少编排工作量，提高编排效率，在进行编排时，可仅获取与该作业人员的岗位及工作地点相关的作业，并对这些作业进行组合及排序等。
80.对于获取的待编排的作业，在获取各作业时，一般是获得该作业的工时，作业时是否使用连接件和工具，作业高度，作业区域，以及该作业与其它作业之间的制约关系等。
81.其中，如前所述的，作业的工时是作业人员完成该作业所需要的时间。作业时使用的连接件主要指螺栓、螺母等，使用的工具主要指套筒。作业高度一般分为高、低两种，作业区域指该作业在整车中的位置。该作业与其它作业之间的制约关系指基于整车零部件装配上的先后顺序，形成的该作业与其它作业之间在装配顺序上的相互制约。
82.步骤s200、对获取的n个作业进行组合，得到所有的作业组合。
83.在获取需进行编排的n个作业后，作为其中优先的实施形式，本实施例的编排方法可通过二进制算法对获取的n个作业进行组合，得到2
n-1
个作业组合。
84.具体来说，以获取a1、a2、a3、a4共计4个作业为例，其中一个作业为必选作业，且该必选作业例如是a1。此时，按照二进制算法进行排列组合，参考图2所示能够得到2
4-1
＝8个作业组合。
85.步骤s300、确定得到的所有作业组合中符合预设要求的作业组合。
86.在得到所有的作业组合后，其中有的作业组合显然可能存在不符合作业要求的情况，因而有必要对组合得到的各作业组合进行判断，以筛选出符合相应要求的作业组合。
87.在本实施例中，作为其中一种实施形式，例如可对作业组合的作业组合工时tz进行判断，以判断其是否满足要求。此时，作业组合工时tz具体表示作业组合中各作业工时的和，也即若作业组合中各作业的工时分别为t1、t2…
tn，则tz＝t1+
……
+tn。
88.此外，对作业组合工时tz的判断，主要是看其在流水线工时t中所占的比例。其中，当一个作业组合的作业组合工时tz满足80％*t≤tz≤100％*t时，可认为该作业组合的作业组合工时tz满足要求。
89.作业组合工时tz在上述范围内，表示完成该作业组合中各作业所需的总时间和流水线的节拍基本一致，能够与流水线节拍之间取得较好的平衡。而作业组合工时tz不在上述范围，表示在完成该作业组合中的作业后，有较多的空闲时间，其不利于提升总装效率。
90.除了对作业组合工时tz的判断，在另一些实施例中，进一步的也可通过判断各作业组合中的各作业是否满足预设制约关系，而确定该作业组合是否符合预设要求。
91.其中，上述预设制约关系至少包括各作业的先后顺序满足装配顺序要求。在具体实施时，例如可分别给每一个作业一个编号，该制约编号包含制约代号和制约关系号。制约代号用于将作业分为不同的制约组，制约关系号表示该作业在所属制约组内的先后顺序。
92.具体的，例如给每个作业的制约编号为a
0x 0y
(0x＝1，2，3，4
……
n，0y＝1，2，3，4
……
m)，其中0x是制约代号，0y是制约关系号，且制约关系号中数值小的需在数值大的前面装配。此时，a02 03和a02 05属于同一制约组，且a02 03需要在a02 05之前装配。但a02 03和a05 05之间则互相不制约。
93.因此，若一个作业组合中，各作业之间出现两个作业属于同一组，也即两个作业的制约代号相同，如为a
0x 0y
中的x均为2，但两个作业的制约关系号为先大后小的情况，如a
0x 0y
中的y依次为4和3。那么，该作业组合为不符合预设制约关系。
94.在进行是否满足预设制约关系的判断后，本实施例的编排方法将同时满足80％*t≤tz≤100％*t和预设制约关系的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
95.此外，除了上述两种条件的判断，在另一些实施例中，进一步的还可通过判断各作
业组合中的各作业的作业高度是否相同，而确定该作业组合是否符合预设要求。
96.若一个作业组合中不同作业之间的作业高度不同，例如部分作业在地面上，部分作业在踏台上，且在地面上的作业标记为低，在踏台上的作业标记为高。若作业高度不同，作业人员在上下踏台的过程中存在发生磕碰的风险，并且上下踏台的过程也会造成工时的浪费。因此，为规避磕碰风险以及节约工时，应避免同一作业组合中各作业的作业高度不同。
97.通过对各作业进行作业高度标记，在进行判断时，一个作业组合中各作业的标记相同，表明该作业组合满足作业高度的要求。
98.同时进行以上三种条件的判断时，本实施例步骤s300中确定所有作业组合中符合预设要求的作业组合的过程如图3中所示。而在对作业高度进行判断后，本实施例的编排方法将同时满足80％*t≤tz≤100％*t和预设制约关系，且各作业的作业高度相同的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
99.步骤s400、将符合预设要求的作业组合按照预设优先级原则进行排序。
100.在得到符合预设要求的作业组合后，需要找到最优的组合，以作为作业人员的作业内容。
101.为找到最优组合，如图4所示，作为其中一种实施形式，本实施例具体包括：
102.步骤s201、获取与各作业组合均相关的各关键要素，以及各关键要素的权重，和每个关键要素包含的优先等级；
103.步骤s202、根据各关键要素的权重，以及每个关键要素包含的优先等级，按照由高至低的优先顺序，对各作业组合进行排序。
104.其中，在汽车总装流水线作业中，上述关键要素至少包括工具使用、连接件使用、作业区域和作业组合工时tz在流水线工时t中的比例。
105.依据重要程度，上述工具使用、连接件使用、作业区域和作业组合工时tz在流水线工时t中的比例的权重依次增大。
106.此外，具体来说，本实施例中的工具使用包含的优先等级由高至低例如至少包括：1级：作业组合中无工具或各作业均用工具且工具相同，2级：部分作业有工具且工具相同，3级：部分作业有工具且工具不同。
107.作业组合中无工具或者各作业均用工具且工具相同时，可避免中间取放工具以及更换工具等导致的工时浪费，因此优先等级最高。部分作业有工具且工具相同时，虽然需取放工具，但也可避免更换工具，因而优先等级次之。部分作业有工具且工具不同时，因需取放工具和更换工具，所以优先等级较低。
108.本实施例中，连接件使用包含的优先等级由高至低例如至少包括：1级：：作业组合中无连接件或各作业均用连接件且连接件相同，2级：部分作业有连接件且连接件相同，3级：部分作业有连接件且连接件不同。
109.连接件使用的优先等级的划分定义与上述工具使用相同。
110.本实施例中，作业区域包含的优先等级由高至低例如至少包括：1级：作业组合中各作业隶属于同一小作业区域，2级：作业组合中各作业隶属于不同小作业区域但隶属于同一大作业区域，3级：作业组合中各作业隶属于不同大作业区域。
111.在总装时，一辆整车上的装配作业区域一般可分为前部、后部、左侧、右侧和内部，
且以汽车内饰线的装配为例，装配作业区域的划分可参见图5所示。其中，若干个小作业区域归为一个大作业区域，比如图5中车辆左侧的l1-l4归属于同一个大作业区域3，内部的c1-c6归属于同一个大作业区域6，l1和c1则属于不同的大作业区域。
112.当作业组合中各作业隶属于同一小作业区域时，能够最大程度减少作业人员装配过程中的往返走动，可避免浪费工时，因而优先等级最高。当作业组合中各作业隶属于不同小作业区域但隶属于同一大作业区域时，作业人员装配过程中的往返走动量稍多，因而优先等级次之。当作业组合中各作业隶属于不同大作业区域时，作业人员装配过程中的往返走动量较多，优先等级较低。
113.本实施例中，为便于描述，作业组合工时tz在流水线工时t中的比例可简称为“工时比例”，并且作业组合工时tz在流水线工时t中的比例包含的优先等级由高至低例如至少包括：1级：87％t≤tz≤98％t，2级：98％t＜tz≤100％t，3级：80％t≤tz＜87％t。
114.作业组合工时tz在流水线工时t中的比例在87％t≤tz≤98％t范围内时，作业人员总作业工时与流水线节拍基本一致，两者平衡性较好，因而优先等级较高。作业组合工时tz在流水线工t时中的比例在98％t＜tz≤100％t范围时，作业人员作业会有些仓促，因而优先等级次之。作业组合工时tz在流水线工t时中的比例在80％t≤tz＜87％t时，作业人员完成作业后空闲时间较多，使得流水线整体装配效率较低，因此优先等级较低。
115.根据以上各关键要素的权重，以及各关键要素包含的优先等级，按照由高至低的优先顺序，对各作业组合进行排序，其排序结果中的一部分可如下述的表1所示。
116.在排序时，按权重由高至低，先依次降低权重最高的关键要素的优先等级，再依次降低权重次之的关键要素的优先等级，且需注意的是，在改变权重次之的关键要素的优先等级时，对于权重次之的关键要素的每一个优先等级，也仍需要分别匹配权重较高的每个优先等级。
117.例如，关键要素作业区域的权重低于关键要素工时比例，因此，在优先级排序时，作业区域中的优先等级为2时，其应分别匹配工时比例中优先等级依次为1-3的情况。
118.与之相同的，关键要素使用连接件、作业区域和工时比例的权重依次增大，因此，例如在关键要素使用连接件的优先等级为2时，应分别匹配作业区域中优先等级依次为1-3的情况，同时，在该过程中，在分别匹配作业区域中的优先等级1、优先等级2、优先等级3时，对于作业区域中的各优先等级，也应如上所述的再分别匹配工时比例中优先等级依次为1-3的情况。
119.以此类推，便可得到下述表1中的排序结果。
120.表1.作业组合排序结果(部分)
121.[0122][0123]
步骤s500、输出排序结果。
[0124]
在排序完成后，便可输出上述的排序结果。输出排序结果后，编排人员可根据输出的排序结果确定一个作业人员的作业组合。
[0125]
此时，一般的可将优先级排序最高的作业组合，也即表1中最优等级一列为1的作业组合作为作业人员的作业组合。不过，基于其它考虑，当然也可选择其它最优等级靠前的作业组合作为作业人员的作业组合。
[0126]
而且，在排序后，当然系统也可自动推荐优先级排序最高的作业组合作为作业人员的作业组合，系统对优先级排序结果的识别，可利用表1中最右侧的代码进行，例如代码为1111的作业组合便表示最优等级为1的作业组合。
[0127]
本实施例的流水线作业编排方法，通过对待编排的作业进行组合，得到所有的作业组合，再确定符合预设要求的作业组合，并对符合预设要求的作业组合按照预设优先级原则进行排序，其可按照设计要求，通过计算自动得到不同作业组合的优先级排序，以利于确定最优的作业组合。由此，本实施例的流水线作业编排方法能够实现快速作业编排，提高作业编排效率，并可降低作业编排人员成本，具有很好的实用性。
[0128]
实施例二
[0129]
本实施例涉及一种流水线作业编排系统，该编排系统即用于实现实施例一中的流水线作业编排方法。
[0130]
如图6所示，本实施例的流水线作业编排系统包括输入模块100、第一处理模块200、确定模块300、第二处理模块400和输出模块500。
[0131]
其中，输入模块100用于获取待编排的n个作业。第一处理模块200用于对获取的n个作业进行组合，得到所有的作业组合。确定模块300用于确定得到的所有作业组合中符合预设要求的作业组合。第二处理模块400用于对符合预设要求的作业组合按照预设优先级原则进行排序。输出模块500用于输出排序结果。
[0132]
具体的，本实施例的第一处理模块200通过二进制算法对获取的n个作业进行组合，并得到2
n-1
个作业组合。
[0133]
本实施例的确定模块300具体包括第一判断子模块301和确定子模块304。其中，第一判断子模块301用于判断各作业组合的作业组合工时tz是否满足80％*t≤tz≤100％*t，并且tz表示作业组合中各作业工时的和，t表示流水线工时。确定子模块304用于将满足80％*t≤tz≤100％*t的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
[0134]
此外，作为进一步优选的实施形式，确定模块300还包括第二判断子模块302。该第二判断子模块302用于判断各作业组合中的各作业是否满足预设制约关系，其中，预设制约关系至少包括各作业的先后顺序满足装配顺序要求。此时，上述确定子模块304将同时满足80％*t≤tz≤100％*t和预设制约关系的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
[0135]
另外，作为进一步优选的实施形式，确定模块300还包括第三判断子模块303。该第三判断子模块303用于判断各作业组合中的各作业的作业高度是否相同，并且，此时上述确定子模块304将同时满足80％*t≤tz≤100％*t和预设制约关系，且各作业的作业高度相同的作业组合确定为符合预设要求的作业组合。
[0136]
本实施例的第二处理模块400具体包括获取子模块401和处理子模块402。其中，获取子模块401用于获取与各作业组合均相关的各关键要素，以及各关键要素的权重，和每个关键要素包含的优先等级。处理子模块402用于根据各关键要素的权重，以及每个关键要素包含的优先等级，按照由高至低的优先顺序，对各作业组合进行排序。
[0137]
本实施例的流水线作业编排系统，输入待编排的作业，通过对输入作业进行组合，并得到符合预设要求的作业组合，再通过对符合预设要求的作业组合按照预设优先级原则进行排序，可按照设计要求，自动计算得到不同作业组合的优先级排序，以利于确定最优的作业组合。
[0138]
本实施例的流水线作业编排系统，能够实现快速作业编排，提高作业编排效率，并可降低作业编排人员成本，有着很好的实用性。
[0139]
而且通过对比，相较于之前的人工编排方式，采用本系统进行流水线作业编排，可实现编排人员的去技能化，此前需具有3年以上工作经验的人员才能够做好编排工作，现在工作时间为1年的人员经培训后便可完成编排工作。相应的，作业编排的周期也由此前的2个月*9人缩减到1个月*3人。编排工作效率得到很大提高，编排人员数量也得到了大幅减少。
[0140]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。