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CN116579449A - 用于确定组件类型到所选择的装配线的最优分配的方法 - Google Patents

用于确定组件类型到所选择的装配线的最优分配的方法 Download PDF

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CN116579449A
CN116579449A CN202310099148.4A CN202310099148A CN116579449A CN 116579449 A CN116579449 A CN 116579449A CN 202310099148 A CN202310099148 A CN 202310099148A CN 116579449 A CN116579449 A CN 116579449A
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Abstract

本发明要求保护用于确定组件类型到所选择的装配线的最优分配的方法，包括针对每种组件类型并且针对每条装配线在考虑到该组件类型在所述装配线上的相应循环时间的情况下并且在考虑到针对每种组件类型预先给定的要装配组件的件数的情况下确定预期生产时间；将组件类型集合分配给预先给定数量的固定装备装备族；优化分配，使得每种组件类型当其将在具有最小生产时间的至少一条剩下的装配线之一上被装配时的预期生产时间与在所述所选择的装配线上的预期生产时间之间的差的总和被最大化；以及以适合于控制和/或调节所述组件的装配的形式输出优化的分配。

Description

用于确定组件类型到所选择的装配线的最优分配的方法
技术领域
本发明涉及一种计算机实施的用于确定组件类型到关于其装配能力所选择的装配线的最优分配的方法和一种具有控制系统和控制设备的装置以及一种相关的计算机程序产品。
背景技术
尤其在电子产品生产领域中，要制造的电路板或组件在SMT装配线上通过表面安装(SMT＝surface mounted technology(表面安装技术))来生产。电子产品生产或制造的特征在于对短循环时间(Durchlaufzeiten)、高生产率(包括短改装时间、短生产时间等)和高灵活性的高要求。
多个通常通过运输系统连接并且例如为了制造或装配(电子产品)组件而共同作用的装配自动装置成装配线。
在电子产品生产领域中的工业制造厂中，要制造的组件(或电路板)按具有固定地预先给定的批量的订单来生产。
通过批量隐含地规定：应多频繁地生产组件。组件的批量越小，就必须越频繁地生产该组件并且装备耗费就越大。
为装配线创建(器件)装备(也称为Setup)需要大约6-8个小时并且因此造成巨大的耗费。因此，组件的生产在装备族中进行。装备族(Rüstfamilie)在此是可以利用一种装备(Rüstung)在装配线上生产的组件类型的集合。
换言之，装备族(也称为群集(Cluster))包括可以在一种装备之内制造的批次的集合。因此，装备族的组件类型的所有组件都可以在无需改装的情况下在该装配线相继地被制造。
装备可以被保持在一个或多个装备台上，所述装备台能够容易地在装配自动机处被更换。然而，用预先确定的器件类型的器件扩充装备台是复杂的。因此，这些装备常常被区分为固定装备和变型装备，其中装备台上的固定装备被装备用于在预先确定的规划周期(Planungshorizont)上保持所述装备台的器件类型组成，而变型装备台预期在规划周期之内被改装。
从EP 2 893 791 B1中已知用于为装配线确定尽可能有利的固定装备的方法。然而，这种方法没有考虑到：装配系统的多条装配线理想地应在其所分配的电路板类型方面相互匹配，以便尽可能高效地配置不同电路板类型的电路板的并行生产。
在EP 3 219 180 B1中解决了EP 2 893 791 B1中的针对装配系统的多条装配线的问题。
现在在工业制造厂中经常存在一条或多条所选择的装配线，也称为优先线(Rennerlinie)，其具有高装配性能。优先线主要以固定装备或至少高的固定装备比例运行。在剩下的具有相对较低的装配性能的、通常为变型线的“正常”装配线上，组件(类型)主要利用临时创建的装备(群集装备)来制造。
在不同的装配线类型上(在上面所提到的上下文中在优先线和剩下的装配线中的一条或多条上)制造组件时存在不同的机器循环时间。还存在由借助印刷机的处理或由炉中的停留持续时间造成的所谓的外部循环时间。该外部循环时间典型地为大约16s。低于该外部循环时间的机器循环时间导致对外部循环定时器的非生产性等待时间。
发明内容
本发明的任务在于，说明一种方法以及相关的设备/系统或装置，其中确定组件类型到所选择的装配线和一条或多条正常装配线上的最优分配，以便在根据组件类型到上面所提到的装配线类型上的分配装配/制造组件类型时实现关于总生产时间尽可能高的增益。
该任务通过独立权利要求来解决。有利的改进方案是从属权利要求的主题。
本发明要求保护一种计算机实施的用于确定组件类型到预先给定的装配线集合中的关于其装配性能所选择的装配线和到所提到的装配线集合中的至少一条剩下的装配线的最优分配的方法，所述装配线用于给这些组件类型的组件装配一个或多个器件类型的器件，该方法包括如下步骤：
a)针对要装配的组件的每种组件类型并且针对每条装配线在考虑到该组件类型在所述装配线上的所检测到的相应的循环时间的情况下并且在考虑到针对每种组件类型预先给定的要装配的组件的件数的情况下确定预期生产时间；
b)将所提到的组件类型的集合中的组件类型集合分配给预先给定的数量的分别具有相关固定装备的固定装备装备族，使得固定装备装备族的组件类型的组件可以在所选择的装配线上借助该固定装备的器件类型的器件来装配；
c)优化b)中的分配，使得针对被分配给固定装备装备族的所有组件类型，每种组件类型当其将在至少一条剩下的装配线中具有最小生产时间的至少一条剩下的装配线之一上被装配时的预期生产时间与在所选择的装配线上的预期生产时间之间的差的总和被最大化；以及
d)以适合于控制和/或调节组件的装配的形式输出优化的分配。
相应地，可以将所提到的组件类型的集合中的至少一个其他组件类型集合分配到至少一条剩下的装配线上。
根据本发明，组件类型应以对于所选择的装配线而言生产时间最优的方式被分配并且同时形成用于该装配线的固定装备装备族。
固定装备如开头已经提及的那样通过在一个或多个装备台上提供由该固定装备包括的器件类型的器件的库存来形成。
用于所选择的装配线的组件类型在此应尽可能地被选择，使得(这些)装配线能够利用少量固定装备运行，以便避免在这些昂贵的高性能装配线(优先线)上的非生产性改装。
装配订单包括一种组件类型的组件的件数或集合。
本发明此外带来如下优点：能够相对于所提到的现有技术减小批量大小。这于是在组件和应使用所制造的组件的产品的生产中带来更多灵活性。
可以任意地多次重复上述方法。确定组件类型的至少一个固定装备装备族可以利用步骤a)到d)在中央在优选地下述类型的控制系统上执行。
根据本发明的一个改进方案，优选地进行上面所提到的在步骤c)中的优化，使得针对没有被分配给固定装备装备族的组件类型的集合，使为了在剩下的装配线之一上装配所需的器件类型的数量最小化。
因此，在优选地为变型线的剩下的装配线上的器件类型的数量应尽可能小，以便使这些装配线上的装备耗费尽可能最小化。
由于在装配线上需要的不同器件类型越多，所以需要的变型装备就越多。这于是造成提高的扩充/拆卸/改装耗费。
因此，适宜的是，将或可以在上述步骤c)和本发明的所提到的改进方案之间进行权衡。
被分配给固定装备装备族的组件类型应具有相同的组件宽度。
本发明的一个改进方案规定，对于要在所选择的装配线上装配的组件类型，每种组件类型的预期生产时间的总和不允许超过所选择的装配线的最大时间利用率。
本发明的一个改进方案规定，对于要在所选择的装配线上装配的组件类型，每种组件类型的预期生产时间的总和不允许低于所选择的装配线的最小时间利用率。
本发明的一个改进方案规定，作为用于组件类型的分配的优化方法，应用混合整数线性规划。
适合于控制或调节装配订单履行和与之相联系的适合于控制组件的装配的形式优选地是计算机可读的。利用对分配给相应的组件类型的组件的装配的控制或调节，所述组件的装配最终被执行。
根据所提到的形式的所确定的组件类型的最优分配，可以控制和/或调节和/或执行组件的装配。在此，从所确定的固定装备装备族中的被分配有要装配的组件的组件类型的相应固定装备装备族中得出固定装备。
在上述计算机实施的方法中，“检测”或“可检测”或“预先给定”或“可预先给定”可以被理解为：一个或多个输入值已经例如通过标准(值)被规定或由用户和/或通过上游的计算机实施的方法的输出值预先给定或规定和/或可以由用户和/或通过上游的计算机实施的方法的输出值预先给定或规定。因此，由计算机实施的方法检测这些输入值。
在一种特别优选的实施方式中，借助混合整数规划进行优化。混合整数规划是能够容易地被扩展的全局优化方案并且对于商业解决方法或解决设备(也称为求解器)而言是可获得的。借助混合整数规划，可以在大量可能的解决方案中找到全局最大值，使得能够找到特别好的解决方案。用于混合整数规划的可获得的方法或设备持续地被改进，使得可以预期未来将能够实现更好的优化结果。
可以预先确定量度，该量度表达特征数和最大可实现的分配质量之间的差异的比例。该差异也被称为“差距”。优选使用优化方法，在该优化方法中可以确定该“差距”。这尤其可以利用混合整数规划来实现。
由组件类型到所选择的装配线和固定装备装备族的根据本发明的优化分配产生制造厂的生产率提高，其方式是：
·明显减少装备耗费，
·(更长期来看)减少对装备设备的需求，
·通过更短的循环时间、更短的改装时间和生产时间提高生产率，
·提高灵活性、吞吐量、交货可靠性，
·更低的批量大小是可能的。
本发明的另一方面提供一种控制系统，该控制系统包括至少一个计算单元，该计算单元配置用于执行计算机实施的用于确定组件类型到预先给定的装配线集合中的关于其装配性能所选择的装配线和到所提到的装配线集合中的至少一条剩下的装配线的最优分配的方法，所述装配线用于给这些组件类型的组件装配器件，该控制系统具有：
a)计算单元，用于针对要装配的组件的每种组件类型并且针对每条装配线在考虑到该组件类型在所述装配线上的所检测到的相应的循环时间的情况下并且在考虑到针对每种组件类型预先给定的要装配的组件的件数的情况下确定预期生产时间；
b)分配单元，用于将所提到的组件类型的集合中的组件类型集合分配给预先给定的数量的分别具有相关固定装备的固定装备装备族，使得固定装备装备族的组件类型的组件可以在所选择的装配线上借助该固定装备的器件类型的器件来装配；
c)优化单元，用于优化b)中的分配，使得针对被分配给固定装备装备族的所有组件类型，每种组件类型当其将在至少一条剩下的装配线中具有最小生产时间的至少一条剩下的装配线之一上被装配时的预期生产时间与在所选择的装配线上的预期生产时间之间的差的总和被最大化；和
d)输出单元，用于以适合于控制和/或调节组件的装配的形式输出优化的分配。
另一方面提供一种控制设备，至少包括：
-接收单元，用于接收预先给定的组件类型的集合中的组件类型集合到预先给定的数量的分别具有相关固定装备的固定装备装备族的优化的分配，所述分配呈适合于控制和/或调节组件的装配的形式；以及
-计算单元，用于借助优化的分配将组件类型分发到装配线集合中的关于其装配性能所选择的装配线上和到所提到的装配线集合中的至少一条剩下的装配线，利用所述分配，每种组件类型当其将在至少一条剩下的装配线中具有最小生产时间的至少一条剩下的装配线之一上被装配时的预期生产时间与在所选择的装配线上的预期生产时间之间的差的总和被最大化。
此外要求保护一种装置，该装置包括控制系统和一个或多个上面所提到的类型的控制设备，在所述装置中可以借助于由控制系统确定的组件类型到一条或多条所选择的装配线上以及到至少一个固定装备装备族的分配并且借助在至少一条所选择的装配线之一处和在一条或多条剩下的装配线处的一个或多个控制设备在所提到的装配线上执行组件的装配。可以在中央针对多条装配线存在一个控制设备。所述一个或多个控制设备在此与控制系统连接，所述控制系统可以远离控制设备布置并且必要时可以在制造厂之外布置在计算中心中或在云(计算机云)中。也可能的是，为多条装配线设有各一个控制设备或每条装配线设有一个控制设备。在分散解决方案中，多个控制设备经由有线和/或无线通信网络相应地彼此通信，于是控制系统连接到该通信网络上。
该装置或该系统或该设备以及必要时相关的(多个)单元设立用于执行这种方法步骤，并且可以以硬件、固件和/或软件方式来实施。
本发明的另一方面是一种计算机程序(产品)，其包括能由计算单元或处理器执行的程序代码或多个能由多个计算单元执行的并且共同作用的程序代码模块，所述程序代码或所述程序代码模块包括具有指令，所述指令促使在上面所提到的类型的控制系统上和/或在上面所提到的类型的装置中执行根据上面所提到的实施方式之一的方法。
该计算机程序或计算机程序产品可以存储在计算机可读存储介质或数据载体上。可能的是，计算机程序(产品)被并入到数据载体信号中，所述数据载体信号设置用于将其从服务器下载到存储介质上。计算机程序或计算机程序产品可以用常规的编程语言(例如C++、Java)来创建。用于执行该计算机程序或计算机程序产品的程序代码/程序代码模块的处理装置或处理器可以包括具有相应的输入构件、输出构件和存储构件的市场上常规的计算机或服务器。该处理装置或计算单元可以集成在控制系统或控制设备或其单元中或在该装置或装置部件中被实施。
计算机实施的方法也涉及所谓的云服务(云＝计算机云)。计算机云通常包括一个或多个服务器，所述服务器由云服务提供商运营并且设立用于向服务用户(例如工厂复合体)提供云服务。相应地，数据处理系统可以在计算机云中被实现。
该装置、该控制系统和所述控制设备以及计算机程序(产品)和数据载体或数据载体信号可以类似于上面所提到的方法及其改进方案被改进或构成。
附图说明
本发明的其他的优点、细节和改进方案从结合附图对实施例的以下描述中得出。
图1示例性地示出装配系统，以及
图2示出根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出具有一条或多条装配线的装配系统100。装配系统100包括一条或多条装配线110和控制设备115。在此，在该示例中在左边所描绘出的装配线可以是开头所解释的类型的关于装配性能所选择的装配线，也称为优先线。在右边所描绘出的装配线在该示例中对应于剩下的“正常”装配线。
每个装配线110包括可选的运输系统125以及一个或多个装配自动机130。每个装配自动机130包括一个或多个装配头135，所述装配头分别设立用于从装备台140捡拾器件或部件155并将所述器件或部件定位在位于运输系统125上的组件或电路板120上的预先确定的位置处。
在装配过程期间，电路板120通常相对于装配自动机130处于静止。装备台140分别包括多个输送装置150，在图1中示范性地示出了其中的仅仅一个输送装置。每个输送装置150准备好预先确定的器件类型160的器件155的库存。针对器件155，输送装置150具有通常以轨道表达的装载容量。轨道通常8mm宽，并且每个输送装置150的轨道数是受限制的，例如被限制为40个。相同器件类型160的器件155通常在一条皮带中、在一个托盘上或在一个管中被提供。每个器件类型160都需要具有预先确定的数量的轨道的输送装置150中的空间，这些轨道通常必须彼此邻接。
每个输送装置150可以配置用于准备好不同的器件155并且通常可以在装备台140上安置不同的输送装置150。如果在装配自动机130处需要在装备台140之一中不存在的器件类型160的器件155，则通常不给所安置的装备台140之一配备所需的器件155，而是用另一相应地被装配的装备台140完全替换。用器件155扩充要换入的装备台140被称为预装备(Vorrüstung)并且可能需要数小时范围内的处理时间。
由于装配线110上的装备台140的更换通常与生产停止相联系，所以力求执行装备台140的尽可能很少的更换。
装配订单包括一种电路板类型的要装配的电路板的件数。为了装配电路板120的可以根据装配订单预先确定的集合，可以形成装备，所述装备分别包括预先确定的器件类型160的器件155的库存，其中电路板120的集合的每个电路板都可以完全装配有该装备的器件155。一种装备可以通过多个装备台140来实现。在图1的图示中形成有固定装备165和变型装备170，该固定装备的装备台140安置在装配线110处，该变型装备的装备台140与装配线110分开。可以设有一个或多个固定装备165和一个或多个变型装备170。所力求的没有变型装备170的情况是可能的。
固定装备165设立用于至少在例如可以为半年或一年的规划周期期间关于其器件类型160保持不变或存在。因此在需要情况下虽然器件155可以在固定装备165的装备台140处被再填充，然而器件类型160到装备台140的轨道的分配保持不变。如果设有多个固定装备165，则这些固定装备可以在规划周期之内相互替换。
而变型装备170设立用于在规划周期期间接收不同器件类型160的器件155，但是仅仅暂时存在。为此，装备台170通常在其未安置在装配线110处期间被拆卸预先确定的器件类型160的器件155，并且用其他器件类型160的器件155来扩充。这种改装可能包括显著比例的人工工作而且是耗时的。
装备族，无论是固定装备-装备族还是变型装备-装备族，都被确定为电路板类型的集合，所述电路板类型的电路板可以在装配线上进行装配，而不改变在该装配线上被准备好用于装配的器件类型的集合。也就是说，其不必被改装。
控制设备115将电路板类型122分配给装备族，所述电路板类型的所分配的电路板120应在装配线110被装配。装备族是电路板类型122的集合，所述电路板类型的电路板120可以完全装配有在所分配的装备165、170中提供的器件155。装备族通常是/被分配给恰好一种装备165、170，反之亦然。
图1除了装配系统100之外此外示出装置，该装置此外包括控制系统190。
一个或多个控制设备例如115可以分别与云或计算机云中的(中央)控制系统190经由有线和/或无线网络技术连接，所述控制设备设立为针对一条或多条装配线110控制/调节装配线上的组件装配过程以履行装配订单。
所提到的控制系统设计用于执行以下还更详细地解释的根据本发明的计算机实施的用于确定组件类型的最优分配的方法。控制系统可以与未示出的数据存储器或数据存储介质耦合，并且必要时可以检索装配系统的所存储的或预先配置的模型。一个或多个未示出的优化单元可以集成到该控制系统中或与该控制系统耦合，在所述优化单元中可以使用所谓的求解器、例如Cplex、Gurobi。求解器(Solver)是可以数值求解数学问题的特别的数学计算机程序。在优化单元中，优化所获取的装配订单的电路板类型分别向装配线和向一条或多条固定装备-装备族的分配。利用由此确定的固定装备-装备族规定固定装备，所述固定装备应在所述装配线上被使用。
在优化单元中，也可以实现对上面所提到的变型装备-装备族或与之相关的变型装备的优化。
控制系统的未示出的输出单元以适合于控制和/或调节装配订单履行的形式提供组件类型的所确定的最优分配。这种形式应该是计算机可读的，例如一个或多个呈CSV格式的Excel表，所述Excel表包含到装配线和固定装备-装备族和必要时到变型装备族的各个组件类型分配，其中从来自数据存储器的信息中可以得悉：哪个装配线类型适合于哪个组件类型。
紧接着可以优选地借助仿真来评估，优化的分配对各个装配线的运行有哪些影响。所提到的优化的目标函数应达到其最大值或可预先给定的特征数。
必要时，然后可以重复电路板类型的最优分配的确定。
然后，这些Excel表可以分别被发送给一个或多个布置在装配系统中的控制设备115，以便在未示出的接收单元处接收所述Excel表。然后，控制设备的未示出的计算单元可以根据所确定的最优分配进行电路板的装配的控制和/或调节。
附加地和替代地，可能的是，控制设备接收其他计算机可读控制信号，以便由此在其计算单元中促使控制/调节过程。
通常执行组件或电路板的装配，使得单独借助焊膏将器件155固定在电路板120上。紧接着，被装配的电路板155可以在回流炉中被完成，在该回流炉中焊膏暂时被熔化，使得器件155与电路板120的表面上的印制导线电和机械连接。
图2示出根据本发明的方法的流程图，所述方法包括如下步骤：
在步骤10中，预先给定装配线的数量。针对每条装配线预先给定固定装备-装备族的数量。固定装备-装备族属于每个固定装备。从装配线的集合中，预先给定所选择的具有高装配性能的装配线的集合。
在下一步骤20中，可以分别为要装配的组件的每种组件类型检测预期的生产时间。在此针对每条装配线考虑在该装配线上的组件类型的所检测到的或可检测的相应的循环时间。此外考虑要装配的组件的针对每种组件类型所预先给定的件数。
在步骤30中，为了将所提到的组件类型的集合中的一个组件类型集合分配给预先给定数量的分别具有相关固定装备的固定装备-装备族，确定一种起始解决方案。在此情况下应考虑，固定装备-装备族的组件类型的组件可以借助所选择的装配线上的固定装备的器件类型的器件来装配。
可选地，步骤40：在步骤30中的分配期间，可以附加地考虑不同的附加条件，例如在混合整数规划的以下公式中更详细地描述这些附加条件。该步骤40也可以被跳过，于是步骤50直接跟随在步骤30之后。
步骤50：根据在下文中所计算出的特征数可以优化上述分配，使得达到该特征数的最优值、优选地最大值。除了特征数的上面在本申请的综述部分中所提到的其他实施方式之外，在该实施例中优选地如下来计算所述特征数：针对所有被分配给固定装备装备族的组件类型，每种组件类型当其将在至少一条剩下的装配线中具有最小生产时间的至少一条剩下的装配线之一上被装配时的预期生产时间与在所选择的装配线上的预期生产时间之间的差的总和作为特征数被最大化。
可选地，步骤60：在步骤50中的优化可以可选地进行，使得针对没有被分配给固定装备装备族的组件类型的集合，使为了在剩下的装配线之一上进行装配所需的器件类型的数量最小化。
可选地，随着以步骤30继续来重复该方法，以便必要时进一步优化关于特征数所确定的最优分配。
最后，在步骤70中以适合于控制和/或调节装配订单履行的(优选地计算机可读的)形式输出所确定的组件类型的最优分配的结果。
为了确定组件类型的最优分配可以使用自动优化。在此，可以使用任何优化方法，例如基于局部搜索方法或元启发式算法。在每次遍历所提到的步骤时，迄今所确定的最佳分配伪随机地或根据试探法被改变，使得产生改变了的分配，从所述分配中选择具有最优分配质量的分配。
优化方法的特殊情况是线性优化。所述线性优化致力于在由线性方程和不等式所限制的集合上优化线性目标函数。其是(混合)整数线性优化的解决方法的基础。结合MIP(mixed integer programming(混合整数规划))或MILP(混合整数线性规划)，可以针对小IP规划(整数优化模型)使用标准求解器、诸如CPLEX、Scip、Gurobi、Xpress。
比线性优化更困难的是非线性整数优化(MINLP)的情况，其中目标函数、附加条件(NB)或两者都可能存在。该解决方案通过如下方式实现：使用合适的线性近似，使得可以直接使用标准求解器。此外，上面所提到的标准求解器都分别已经可以求解确定类型的非线性问题。此外，存在专攻非线性问题的解决方案的附加的求解器(例如ANTIGONE、BARON)。
借助非线性整数优化方法可以确定固定装备装备族，利用所述固定装备装备族实现与所有组件类型有关的最优或最大的特征数。
优选地，步骤30-60通过求解混合整数规划来进行。基于混合整数规划的优化器如上面所解释的可以作为商业产品获得。
混合整数线性优化(MILP＝Mixed Integer Linear Programming(混合整数线性规划))的优点是：
-全局优化方案。
-能够容易地被扩展。
-非常好的商业标准求解器(例如Gurobi、SCIP、CPLEX、Ilog、Xpress)，其在实践中广泛流行并得到验证。
-对于所确定的解决方案而言已知的是，该解决方案最大限度地离最优解决方案有多远(Gap(差距))。
在下文中给出用于确定所描述的组件类型的分配的MILP公式的一个示例。
针对所选择的装配线(优先线)形成固定装备装备族，使得使生产时间增益相对于在变型线上的组件的制造最大化，并且必要时同时使变型线上的器件类型的数量(也称为器件变异数)最小化。
在此应遵守如下限制：
·遵守最小生产时间，因为必须保证优先线不欠载。
·遵守最大生产时间，因为必须保证优先线不过载。
·可能不允许不同的电路板宽度位于固定装备装备族中。
·固定装备装备族的器件装备必须在装配线上是可扩充的。
在MILP公式中如下名称适用。
索引
C器件类型的集合
R组件类型的集合
Rc具有器件类型c的组件类型的集合
Cl优先线的固定装备/固定装备族的集合
参数
WP关于生产时间的目标函数权重
WS关于变型线上的装备耗费的目标函数权重
Widthc轨道中的器件类型c的空间消耗
LineCap在优先线的装备族的装备中具有空间的器件类型的轨道的数量
UpperTimeLimit所有被分派给优先线的组件类型的生产时间上限
LowerTimeLimit所有被分派给优先线的组件类型的生产时间下限
CycleTRr在优先线上的类型r的组件的循环时间
CycleTVr在变型线上的类型r的组件的循环时间
Quantityr类型r的要制造的组件的件数
ExtCycleTR优先线的外部循环时间
ExtCycleTV变型线的外部循环时间
BoardWidthr类型r的组件的组件宽度
二进制变量
assignr,cl说明类型r的组件是否被分配给装备族cl的变量。(在这种情况下，所述变量取值1，否则取值0)
setupRc,cl说明器件类型c是否必须在固定装备装备族cl的装备中被装备的变量。(在这种情况下，所述变量取值1，否则取值0)
setupVc说明器件类型c是否必须在变型线上以变型装备来装备的变量。(在这种情况下，所述变量取值1，否则取值0)
目标函数
附加条件：
(1)每种组件类型允许被分配给最多一个装备族。
(2)固定装置装备族的组件类型的器件类型必须适合优先线的固定装备。
(3)固定装备装备族的组件类型的所有器件类型都必须在固定装备装备族的装备中被装备。
(4)如果不是所有需要确定的器件类型c的组件类型都被分派到优先线的固定装备，则未被分派的组件也必须在变型线上被装备。
(5)固定装备装备族的组件类型的生产时间的总和不允许超过生产时间上限。
(6)固定装备装备族的组件类型的生产时间的总和不允许低于生产时间下限。
(7)所有被分派给固定装备装备族的组件类型都必须具有相同的组件宽度。
assignr，cl+assignr′，cl≤1 cl∈Cl，r，r′∈R，BoardWidthr≠BoardWidthr，
(8)变量限制
assignr，cl∈{0，1} r∈R，cl∈Cl
setupRc，cl∈{0，1} c∈C，cl∈Cl
setupVc∈{0，1} c∈C
针对具有(一种类型分别)多个变型线和优先线的情况，该方法也可以被应用。
利用上面所阐述的示例性的MILP公式和由此得到的所实现的生产时间增益，本发明人能够为实现制造厂中的15条装配线中的2条装配线的节省做出贡献。
尽管详细地通过优选的实施例进一步说明和描述了本发明，但本发明并不受所公开的示例所限制并且可以由本领域技术人员从中导出其他变型方案，而不离开本发明的保护范围。
上文所描述的过程或方法流程/步骤的实施可以根据命令或指令进行，所述命令或指令存在于计算机可读的非易失性的存储介质上或在易失性计算机存储器中(在下文中概括地称为计算机可读存储器)。计算机可读存储器例如是易失性存储器、如缓存、缓冲器或RAM以及非易失性存储器、如可更换式数据载体、硬盘等。
上文所描述的功能或步骤在此可以以至少一个指令集的形式存在于计算机可读存储器中/上。功能或步骤在此并不绑定于确定的指令集或确定形式的指令集或确定的存储介质或确定的处理器或确定的执行方案，并且可以通过软件、固件、微代码、硬件、处理器、集成电路等单独地或以任意组合被执行。在此，可以使用各种各样的处理策略，例如通过单个处理器的串行处理或多重处理或多任务处理或并行处理等。
所述指令可以存放在本地存储器中，但是也可能的是，将指令存放在远程系统、例如云上并且经由网络对其进行访问。
“计算机辅助的”或“计算机实施的”可以结合本发明例如被理解为该方法的实施，其中尤其处理器或计算单元执行该方法的至少一个方法步骤，所述处理器或计算单元可以是控制系统或(控制或处理)设备或单元和/或计算机和/或服务提供商的计算机云(Cloud)中的一个或多个服务的一部分。
除非在以下描述中另有说明，术语“映射”、“仿真”、“接收”、“应用”、“输出”、“提供”等等优选地涉及改变和/或产生数据和/或将数据变换为其他数据的动作和/或过程和/或处理步骤，其中所述数据尤其可以作为物理变量被表示或存在。
如这里所使用的术语“处理器”、“中央信号处理”、“控制单元”或“数据评估构件”包括最广义的处理构件，即例如服务器、通用处理器、图形处理器、数字处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(如FPGA)、分立模拟或数字电路及其任意组合，包括本领域技术人员已知的或在未来开发的所有其他处理构件。处理器在此可以由一个或多个系统或设备或装置或单元组成。如果处理器由多个设备组成，则这些设备可以设计或配置用于并行地或顺序地处理或执行指令。“存储单元”可以结合本发明例如被理解为工作存储器(英语Random-Access Memory(随机存取存储器)，RAM)形式的计算机可读存储介质、或硬盘。

Claims (11)

1.一种计算机实施的用于确定组件类型(122)到预先给定的装配线(110)的集合中的关于其装配性能所选择的装配线和到所提到的装配线的集合的至少一条剩下的装配线的最优分配的方法，所述装配线(110)用于给这些组件类型(122)的组件(120)装配一个或多个器件类型(160)的器件(155)，
包括如下步骤：
a)针对要装配的组件的每种组件类型并且针对每条装配线在考虑到该组件类型在所述装配线上的所检测到的相应的循环时间的情况下并且在考虑到针对每种组件类型预先给定的要装配的组件的件数的情况下确定预期生产时间；
b)将所提到的组件类型的集合中的组件类型集合分配给预先给定的数量的分别具有相关的固定装备(165)的固定装备装备族，使得固定装备装备族的组件类型的组件能够在所选择的装配线上借助该固定装备的器件类型的器件来装配；
c)优化b)中的分配，使得针对被分配给所述固定装备装备族的所有组件类型，每种组件类型当其将在所述至少一条剩下的装配线中具有最小生产时间的至少一条剩下的装配线之一上被装配时的预期生产时间与在所述所选择的装配线上的预期生产时间之间的差的总和被最大化；以及
d)以适合于控制和/或调节所述组件的装配的形式输出优化的分配。
2.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，进行1c)中的优化，使得针对没有被分配给固定装备装备族的组件类型的集合，使为了在剩下的装配线之一上装配所需的器件类型的数量最小化。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，被分配给固定装备装备族的组件类型具有相同的组件宽度。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于要在所选择的装配线上装配的组件类型，每种组件类型的预期生产时间的总和不允许超过所选择的装配线的最大时间利用率。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于要在所选择的装配线上装配的组件类型，每种组件类型的预期生产时间的总和不允许低于所选择的装配线的最小时间利用率。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为用于所述分配的优化方法，应用混合整数线性规划。
7.控制系统(190)，所述控制系统包括至少一个计算单元，所述计算单元配置用于执行计算机实施的用于确定组件类型到预先给定的装配线(110)的集合中的关于其装配性能所选择的装配线和到所提到的装配线的集合的至少一条剩下的装配线的最优分配的方法，所述装配线(110)用于给这些组件类型(122)的组件(120)装配器件(155)，该控制系统具有：
a)计算单元，用于针对要装配的组件的每种组件类型并且针对每条装配线在考虑到该组件类型在所述装配线上的所检测到的相应的循环时间的情况下并且在考虑到针对每种组件类型预先给定的要装配的组件的件数的情况下确定预期生产时间；
b)分配单元，用于将所提到的组件类型的集合中的组件类型集合分配给预先给定的数量的分别具有相关的固定装备(165)的固定装备装备族，使得固定装备装备族的组件类型的组件能够在所选择的装配线上借助该固定装备的器件类型的器件来装配；
c)优化单元，用于优化b)中的分配，使得针对被分配给所述固定装备装备族的所有组件类型，每种组件类型当其将在所述至少一条剩下的装配线中具有最小生产时间的至少一条剩下的装配线之一上被装配时的预期生产时间与在所述所选择的装配线上的预期生产时间之间的差的总和被最大化；和
d)输出单元，用于以适合于控制和/或调节所述组件的装配的形式输出优化的分配。
8.控制设备(115)，至少包括：
-接收单元，用于接收预先给定的组件类型的集合中的组件类型(122)的集合到预先给定的数量的分别具有相关的固定装备(165)的固定装备装备族的优化的分配，所述分配呈适合于控制和/或调节组件的装配的形式，以及
-计算单元，用于借助优化的分配将组件类型分发到装配线(110)的集合中的关于其装配性能所选择的装配线上和到所提到的装配线的集合中的至少一条剩下的装配线，利用所述分配，每种组件类型当其将在至少一条剩下的装配线中具有最小生产时间的至少一条剩下的装配线之一上被装配时的预期生产时间与在所选择的装配线上的预期生产时间之间的差的总和被最大化。
9.装置，该装置包括根据权利要求7所述的控制系统和根据权利要求8所述的控制设备。
10.计算机程序产品，包括能由计算单元执行的程序代码或多个能由多个计算单元执行并且共同作用的程序代码模块，所述程序代码或程序代码模块具有指令，所述指令促使在根据权利要求7所述的控制系统上或在根据权利要求9所述的装置中执行根据上述方法权利要求中任一项所述的方法。
11.计算机可读数据载体或数据载体信号，包括根据上一权利要求所述的计算机程序产品。
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