(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111527110.X (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 广东省科 学院智能制造 研究所 地址 510070 广东省广州市先烈中路10 0号 大院15号楼 (72)发明人 欧阳旻　李晓晓　徐智浩　周雪峰　 瞿弘毅　唐观荣　 (74)专利代理 机构 广东广盈专利商标事务所 (普通合伙) 44339 代理人 李俊 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06N 3/00(2006.01) G06Q 10/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于时间和成本的装配线平衡方法及 系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于时间和成本的装配 线平衡方法及系统， 其中， 所述方法包括： 设计生 产线， 确定各个生产任务的优先关系及各个生产 任务的加工时间和加工成本的范围， 并绘制加工 时间‑加工成本的生产任务前序关系图； 基于所 述生产任务前序关系图建立生产线的平衡模型； 设置所述生产线的优化目标函数为最小化加工 空闲时间及最小化加工成本； 基于天牛须算法利 用所述优化目标函数对所述生产线的装配平衡 进行最优计算， 获得生产线装配平衡的最优解。 在本发明实施例中， 通过设置前序关系图， 以体 现更多任务信息点， 并通过任务最大和最小时间 和成本关系进行最优计算， 可以有效的减少生产 成本。 权利要求书3页 说明书14页 附图2页 CN 114418178 A 2022.04.29 CN 114418178 A 1.一种基于时间和成本的装配线平衡方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 设计生产线， 确定各个生产任务的优先关系及各个生产任务的加工时间和加工成本的 范围， 并绘制加工时间 ‑加工成本的生产任务前序关系图； 基于所述 生产任务前序关系图建立 生产线的平衡模型； 设置所述 生产线的优化目标函数为 最小化加工空 闲时间及最小化加工成本； 基于天牛须算法利用所述优化目标函数对所述生产线的装配平衡进行最优计算， 获得 生产线装配平衡的最优解。 2.根据权利要求1所述的装配线平衡方法， 其特征在于， 所述确定各个生产任务的优先 关系， 包括： 所述生产线具有n个有优先关系的生产任务， 每个生产任务均具有允许的加工时间范 围的最时间大值和最小时间值及加工成本范围的最大成本值和最小成本值； 基于每个生产任务的允许的加工时间范围的最时间大值和最小时间值及加工成本范 围的最大成本值和最小成本值确定各个生产任务的优先关系。 3.根据权利要求1所述的装配线平衡方法， 其特征在于， 所述基于所述生产任务前序关 系图建立 生产线的平衡模型， 包括： 基于所述生产任务前序关系图获得第i个生产任务的加工时间和加工成本， 并构建加 工时间和 加工成本的范围； 获得所述第i个生产任务要被分配到唯一的工位 k上的表示如下： 所述工位 k上的所有任务 不得超过节拍时间CT表示 为： 每个生产任务之间的前序关系约束为： 第i个生产任务的加工时间与加工成本关系函数表示 为： ti＝fi(ci)， i＝1， 2，…， n； 其中， qik表示决策量， qik＝{0， 1}， qik＝1表示第i个生产任务被分配到工位k上， 否则为 0； 第i个生产任务为第j个 生产任务的前序任务， 即需早于第j个任务分配； fi(ci)表示第i个 生产任务的加工时间ti和加工成本 ci的关系函数； P表示 生产任务前序关系集 合。 4.根据权利要求3所述的装配线平衡方法， 其特征在于， 所述构建加工时间和加工成本 的范围如下： ti， min≤ti≤ti， max， i＝1， 2，…， n； ci， min≤ci≤ci， max， i＝1， 2，…， n； 其中， i表示第i个生产任务； ti表示第i个生产任务的加工时间； ci表示第i个生产任务 的加工成本； ti， min表示第i个生产任务的最小加工时间； ti， max表示第i个生产任务的最大加 工时间； ci， min表示第i个生产任务的最小加工成本； ci， max表示第i个生产任务的最大加工成 本。 5.根据权利要求1所述的装配线平衡方法， 其特征在于， 所述设置所述生产线的优化目权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114418178 A 2标函数为 最小化加工空 闲时间及最小化加工成本， 包括： 设置最小化各工位加工空闲时间的第一目标函数和最小化任务总加工成本的第二目 标函数； 将所述第一目标函数和所述第二目标函数 联立， 形成生产线的优化目标函数。 6.根据权利要求5所述的装配线平衡方法， 其特征在于， 所述将所述第 一目标函数和所 述第二目标函数 联立， 形成生产线的优化目标函数 过程如下： 将变量维度优化为2n+1； 并根据加工时间与加工成本的关系， 将目标函数优化为n+1 维： 将加工时间函数和加工成本函数赋予相同的权重， 并将目标函数进行优化.获得优化 目标函数如下： 其中， g表示优化目标函数； g1表示第一目标函数； g2表示第二目标函数； m表示工位数； CT表示节拍时间； ci表示第i个生产任务的加工成本； fi(ci)表示第i个生产任务的加工时间 ti和加工成本 ci的关系函数； n表示 生产任务的数量。 7.根据权利要求1所述的装配线平衡方法， 其特征在于， 所述基于天牛须算法利用所述 优化目标函数对所述生产线的装配平衡进行最优计算， 获得生产线装配平衡的最优解， 包 括： 获得优化变量， 并对所述优化变量进行初始化， 作为天牛的初始位置； 生成p时刻的第v维的天牛左右须距离 随机生成朝向dirk＝rand()/|| rand()||， 表示步长， b表示常数， rand()表示随机函数； 根据当前p时刻天牛在第v维位置 其中， v＝1， 2， …， n+1， 计算天牛左右须坐标及计 算p时刻左右须对应的目标函数； 根据天牛左右须坐标和p时刻左右须对应的目标函数 更新p时刻第v维 天牛位置； 判断更新后的天牛位置中加工成本变量是否满足预设加工成本条件， 若不满足， 返回 生成p时刻的第v维的天牛左右须距离 随机生成朝向dirk＝rand()/|| rand()||步骤； 若满足， 则更新天牛位置和最优解， 并更新步长 其中， α为衰减 常量； 判断终止条件， 当前结果是否满足优化精度或迭代次数， 满足则结束搜索， 得到最优 解； 否则返回生成p时刻的第v维的天牛左右须距离 随机生成朝向dirk＝ rand()/| |rand()| |步骤， 继续迭代。 8.根据权利要求7所述的装配线平衡方法， 其特征在于， 所述获得优化变量， 并对所述权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114418178 A 3